გადაცემის მეთოდები ფიზიკურ ფენაზე. დისკრეტული მონაცემების გადატანა ფიზიკურ ფენაზე

თემა 2. ფიზიკური შრე

Გეგმა

მონაცემთა გადაცემის თეორიული საფუძვლები

ინფორმაციის გადაცემა შესაძლებელია მავთულხლართებით გარკვეული ფიზიკური რაოდენობის შეცვლით, როგორიცაა ძაბვა ან დენი. ძაბვის ან დენის მნიშვნელობის წარმოდგენით, როგორც დროის ერთმნიშვნელოვანი ფუნქცია, შესაძლებელია სიგნალის ქცევის მოდელირება და მათემატიკური ანალიზის დაქვემდებარება.

ფურიეს სერია

XIX საუკუნის დასაწყისში ფრანგმა მათემატიკოსმა ჟან-ბატისტ ფურიემ დაამტკიცა, რომ ნებისმიერი პერიოდული ფუნქცია T პერიოდით შეიძლება გაფართოვდეს რიგით (შესაძლოა უსასრულოდ), რომელიც შედგება სინუსებისა და კოსინუსების ჯამებისგან:
(2.1)
სად არის ფუნდამენტური სიხშირე (ჰარმონიული) და არის n-ე ჰარმონიის სინუსებისა და კოსინუსების ამპლიტუდები, და c არის მუდმივი. ასეთ გაფართოებას ეწოდება ფურიეს სერია. ფურიეს სერიაში გაფართოებული ფუნქცია შეიძლება აღდგეს ამ სერიის ელემენტებით, ანუ თუ ცნობილია T პერიოდი და ჰარმონიკის ამპლიტუდები, მაშინ თავდაპირველი ფუნქცია შეიძლება აღდგეს სერიის ჯამის გამოყენებით (2.1).
საინფორმაციო სიგნალი, რომელსაც აქვს სასრული ხანგრძლივობა (ყველა საინფორმაციო სიგნალს აქვს სასრული ხანგრძლივობა) შეიძლება გაფართოვდეს ფურიეს სერიაში, თუ წარმოვიდგენთ, რომ მთელი სიგნალი უსასრულოდ მეორდება უსასრულოდ (ანუ T-დან 2T-მდე ინტერვალი მთლიანად იმეორებს ინტერვალი 0-დან T-მდე და ა.შ.).
ამპლიტუდების გამოთვლა შესაძლებელია ნებისმიერი მოცემული ფუნქციისთვის. ამისათვის თქვენ უნდა გაამრავლოთ (2.1) განტოლების მარცხენა და მარჯვენა მხარეები და შემდეგ გააერთიანოთ 0-დან T-მდე. ვინაიდან:
(2.2)
სერიიდან მხოლოდ ერთი წევრი დარჩა. ხაზი მთლიანად ქრება. ანალოგიურად, განტოლების (2.1) გამრავლებით და დროთა განმავლობაში 0-დან T-მდე ინტეგრირებით, შეიძლება გამოვთვალოთ მნიშვნელობები. თუ განტოლების ორივე ნაწილს გავაერთიანებთ მისი შეცვლის გარეშე, შეგვიძლია მივიღოთ მუდმივის მნიშვნელობა თან. ამ ქმედებების შედეგები იქნება შემდეგი:
(2.3.)

მართული შენახვის მედია

ქსელის ფიზიკური ფენის დანიშნულებაა ნედლი ბიტის ნაკადის გადატანა ერთი მანქანიდან მეორეზე. სხვადასხვა ფიზიკური მედია, რომელსაც ასევე უწოდებენ სიგნალის გავრცელების მედიას, შეიძლება გამოყენებულ იქნას გადაცემისთვის. თითოეულ მათგანს აქვს გამტარუნარიანობის, შეფერხებების, ფასების და ინსტალაციისა და გამოყენების სიმარტივის დამახასიათებელი ნაკრები. მედია შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად: სამართავი მედია, როგორიცაა სპილენძის მავთული და ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელი, და უმართავი მედია, როგორიცაა რადიო და ლაზერული სხივის გადაცემა კაბელის გარეშე.

მაგნიტური მედია

ერთი კომპიუტერიდან მეორეზე მონაცემების გადაცემის ერთ-ერთი ყველაზე მარტივი გზაა მისი ჩაწერა ფირზე ან სხვა მოსახსნელ მედიაზე (როგორიცაა გადაწერადი DVD), ფიზიკურად გადაიტანოთ ეს ფირები და დისკები დანიშნულების ადგილზე და წაიკითხოთ ისინი.
მაღალი გამტარუნარიანობა. სტანდარტული Ultrium tape კარტრიჯი იტევს 200 GB. ამ კასეტადან დაახლოებით 1000 მოთავსებულია 60x60x60 ყუთში, რომელიც იძლევა 1600 Tbit (1.6 Pbit) საერთო ტევადობას. კასეტების ყუთი შეიძლება გაიგზავნოს აშშ-ში 24 საათის განმავლობაში Federal Express-ის ან სხვა კომპანიის მიერ. ამ გადაცემის ეფექტური გამტარობა არის 1600 Tbps/86400 s, ან 19 Gbps. თუ დანიშნულების ადგილი მხოლოდ ერთი საათის მანძილზეა, მაშინ გამტარუნარიანობა იქნება 400 გბიტი/წმ-ზე მეტი. არც ერთ კომპიუტერულ ქსელს არ შეუძლია მიუახლოვდეს ასეთ მაჩვენებლებს.
მომგებიანობა. კასეტის საბითუმო ფასი დაახლოებით $40. ლენტების ყუთი 4000 დოლარი ეღირება და იგივე ლენტის გამოყენება შეიძლება ათობითჯერ. მოდით დავამატოთ $1000 მიწოდებისთვის (რეალურად, გაცილებით ნაკლები) და მივიღოთ დაახლოებით $5000 გადარიცხვისთვის 200 TB, ანუ 3 ცენტი გიგაბაიტზე.
ხარვეზები. მიუხედავად იმისა, რომ მაგნიტური ფირის გამოყენებით მონაცემთა გადაცემის სიჩქარე შესანიშნავია, თუმცა, ასეთი გადაცემის შეფერხების რაოდენობა ძალიან დიდია. გადაცემის დრო იზომება წუთებში ან საათებში და არა მილიწამებში. ბევრი აპლიკაცია მოითხოვს დაუყოვნებლივ რეაგირებას დისტანციური სისტემისგან (დაკავშირებულ რეჟიმში).

გრეხილი წყვილი

გრეხილი წყვილი შედგება ორი იზოლირებული სპილენძის მავთულისგან, ტიპიური დიამეტრით 1 მმ. მავთულები ერთიმეორის გარშემო ტრიალებს სპირალის სახით. ეს საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ რამდენიმე მიმდებარე გრეხილი წყვილის ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება.
აპლიკაცია - სატელეფონო ხაზი, კომპიუტერული ქსელი. მას შეუძლია სიგნალის გადაცემა დენის შესუსტების გარეშე რამდენიმე კილომეტრის მანძილზე. გამეორებები საჭიროა უფრო დიდ დისტანციებზე. ისინი გაერთიანებულია კაბელში, დამცავი საფარით. სიგნალის გადახურვის თავიდან ასაცილებლად კაბელში წყვილი მავთული გრეხილია. მათი გამოყენება შესაძლებელია როგორც ანალოგური, ასევე ციფრული მონაცემების გადასაცემად. გამტარუნარიანობა დამოკიდებულია მავთულის დიამეტრსა და სიგრძეზე, მაგრამ უმეტეს შემთხვევაში, რამდენიმე მეგაბიტი წამში მიიღწევა რამდენიმე კილომეტრის მანძილზე. საკმაოდ მაღალი გამტარუნარიანობის და დაბალი ღირებულების გამო, გრეხილი წყვილი კაბელები ფართოდ გამოიყენება და დიდი ალბათობით მომავალშიც პოპულარული იქნება.
გრეხილი წყვილი კაბელები გამოდის რამდენიმე ფორმით, რომელთაგან ორი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია კომპიუტერული ქსელის სფეროში. მე-3 კატეგორიის გრეხილი წყვილი (CAT 3) შედგება ორი იზოლირებული მავთულისგან, რომლებიც ერთმანეთს გადაუგრიხეს. ოთხი ასეთი წყვილი ჩვეულებრივ თავსდება პლასტმასის გარსში.
მე-5 კატეგორიის გრეხილი წყვილი (CAT 5) მსგავსია მე-3 კატეგორიის გრეხილი წყვილის, მაგრამ აქვს მეტი შემობრუნება მავთულის სიგრძეზე სანტიმეტრზე. ეს შესაძლებელს ხდის კიდევ უფრო შეამციროს ჩარევა სხვადასხვა არხებს შორის და უზრუნველყოს სიგნალის გადაცემის გაუმჯობესებული ხარისხი დიდ დისტანციებზე (ნახ. 1).

ბრინჯი. 1. UTP კატეგორია 3 (a), UTP კატეგორია 5 (ბ).
ყველა ამ ტიპის კავშირს ხშირად მოიხსენიებენ, როგორც UTP (დაუფარავი გრეხილი წყვილი - დაუფარავი გრეხილი წყვილი)
IBM-ისგან დაცული გრეხილი წყვილი კაბელები არ გახდა პოპულარული IBM-ის გარეთ.

კოაქსიალური კაბელი

მონაცემთა გადაცემის კიდევ ერთი გავრცელებული საშუალებაა კოაქსიალური კაბელი. ის უკეთესად არის დაცული, ვიდრე გრეხილი წყვილი, ამიტომ მას შეუძლია მონაცემების გადატანა უფრო დიდ დისტანციებზე მაღალი სიჩქარით. ფართოდ გამოიყენება ორი ტიპის კაბელი. ერთ-ერთი მათგანი, 50-ომი, ჩვეულებრივ გამოიყენება ექსკლუზიურად ციფრული მონაცემების გადასაცემად. სხვა ტიპის კაბელი, 75-ომი, ხშირად გამოიყენება ანალოგური ინფორმაციის გადასაცემად, ასევე საკაბელო ტელევიზიაში.
კაბელის სექციური ხედი ნაჩვენებია სურათზე 2.

ბრინჯი. 2. კოაქსიალური კაბელი.
კოაქსიალური კაბელის დიზაინი და სპეციალური დამცავი ტიპი უზრუნველყოფს მაღალ გამტარობას და ხმაურის შესანიშნავ იმუნიტეტს. მაქსიმალური გამტარუნარიანობა დამოკიდებულია ხაზის ხარისხზე, სიგრძეზე და სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობაზე. თანამედროვე კაბელებს აქვთ სიჩქარე დაახლოებით 1 გჰც.
აპლიკაცია - სატელეფონო სისტემები (ქსელი), საკაბელო ტელევიზია, რეგიონალური ქსელები.

ბოჭკოვანი ოპტიკა

ამჟამინდელი ოპტიკურ-ბოჭკოვანი ტექნოლოგია შეუძლია მიაღწიოს მონაცემთა სიჩქარეს 50,000 გბ/წმ-მდე (50 ტბ/წმ) და ბევრი ადამიანი ეძებს უკეთეს მასალებს. დღევანდელი 10 გბიტი/წმ პრაქტიკული ლიმიტი განპირობებულია ელექტრული სიგნალების ოპტიკურ სიგნალებად გადაქცევის შეუძლებლობით და პირიქით უფრო სწრაფად, თუმცა ერთ ბოჭკოზე 100 გბ/წმ უკვე მიღწეულია ლაბორატორიულ პირობებში.
ოპტიკური ბოჭკოვანი მონაცემთა გადაცემის სისტემა შედგება სამი ძირითადი კომპონენტისგან: სინათლის წყარო, გადამზიდავი, რომლის მეშვეობითაც სინათლის სიგნალი ვრცელდება და სიგნალის მიმღები, ანუ დეტექტორი. სინათლის პულსი მიიღება როგორც ერთი, ხოლო პულსის არარსებობა - ნული. სინათლე ვრცელდება ულტრა თხელ მინის ბოჭკოში. როდესაც სინათლე მას ეცემა, დეტექტორი წარმოქმნის ელექტრულ იმპულსს. ოპტიკური ბოჭკოს ერთ ბოლოზე სინათლის წყაროს და მეორეზე დეტექტორის მიმაგრებით, მიიღება ცალმხრივი მონაცემთა გადაცემის სისტემა.
სინათლის სიგნალის გადაცემისას გამოიყენება 2 მედიიდან გადასვლისას სინათლის არეკვლისა და გარდატეხის თვისება. ამრიგად, როდესაც შუქი მიეწოდება მედიის საზღვრებთან გარკვეული კუთხით, სინათლის სხივი მთლიანად აირეკლება და იკეტება ბოჭკოში (ნახ. 3).

ბრინჯი. 3. სინათლის გარდატეხის თვისება.
არსებობს 2 ტიპის ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელი: მრავალრეჟიმიანი - გადასცემს სინათლის სხივს, ერთრეჟიმიანი - თხელია რამდენიმე ტალღის სიგრძის ზღვრამდე, მოქმედებს თითქმის ტალღის მაგიდის მსგავსად, სინათლე მოძრაობს სწორი ხაზით ასახვის გარეშე. დღევანდელი ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი ბმულები შეიძლება მუშაობდეს 50 გბიტი/წმ სიჩქარით 100 კმ-მდე მანძილზე.
ტალღის სიგრძის სამი დიაპაზონი გამოიყენება საკომუნიკაციო სისტემებში: 0.85, 1.30 და 1.55 μm, შესაბამისად.
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელის სტრუქტურა კოაქსიალური მავთულის მსგავსია. ერთადერთი განსხვავება ისაა, რომ პირველს არ აქვს სკრინინგის ბადე.
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი ბირთვის ცენტრში არის მინის ბირთვი, რომლის მეშვეობითაც სინათლე ვრცელდება. მულტიმოდური ბოჭკოს აქვს ბირთვის დიამეტრი 50 μm, რაც დაახლოებით ადამიანის თმის სისქეს შეადგენს. ერთრეჟიმიანი ბოჭკოს ბირთვს აქვს დიამეტრი 8-დან 10 მკმ-მდე. ბირთვი დაფარულია შუშის ფენით, უფრო დაბალი რეფრაქციული ინდექსით, ვიდრე ბირთვის. იგი შექმნილია იმისთვის, რომ უფრო საიმედოდ აიცილოს შუქი ბირთვიდან გაქცევისგან. გარე ფენა არის პლასტმასის გარსი, რომელიც იცავს მინას. ოპტიკურ-ბოჭკოვანი ბირთვები ჩვეულებრივ დაჯგუფებულია პაკეტებად, რომლებიც დაცულია გარე გარსით. სურათი 4 გვიჩვენებს სამ ბირთვიან კაბელს.

ბრინჯი. 4. სამბირთვიანი ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელი.
შესვენების შემთხვევაში, საკაბელო სეგმენტების კავშირი შეიძლება განხორციელდეს სამი გზით:

კაბელის ბოლოზე შეიძლება დამაგრდეს სპეციალური კონექტორი, რომლითაც კაბელი ჩასმულია ოპტიკურ ბუდეში. დანაკარგი არის სინათლის ინტენსივობის 10-20%, მაგრამ ეს აადვილებს სისტემის კონფიგურაციის შეცვლას.

Splicing - კაბელის ორი აკურატულად მოჭრილი ბოლო დევს ერთმანეთის გვერდით და დამაგრებულია სპეციალური ყდის საშუალებით. გაუმჯობესებული სინათლის გადაცემა მიიღწევა კაბელის ბოლოების გასწორებით. დაკარგვა - სინათლის სიმძლავრის 10%.

შერწყმა. დანაკარგი პრაქტიკულად არ არის.

ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელის მეშვეობით სიგნალის გადასაცემად შესაძლებელია ორი ტიპის სინათლის წყაროს გამოყენება: სინათლის გამოსხივების დიოდები (LED, სინათლის გამოსხივების დიოდი) და ნახევარგამტარული ლაზერები. მათი შედარებითი მახასიათებლები მოცემულია ცხრილში 1.

ცხრილი 1.
LED და ნახევარგამტარული ლაზერის გამოყენების შედარების ცხრილი
ოპტიკური კაბელის მიმღები არის ფოტოდიოდი, რომელიც წარმოქმნის ელექტრულ პულსს, როდესაც მასზე შუქი მოდის.

ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელის და სპილენძის მავთულის შედარებითი მახასიათებლები.

ოპტიკურ ბოჭკოს აქვს რამდენიმე უპირატესობა:

Მაღალი სიჩქარე.

სიგნალის ნაკლები შესუსტება, ნაკლები გამეორების გამომავალი (ერთი 50 კილომეტრზე და არა 5)

ინერტული გარე ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მიმართ, ქიმიურად ნეიტრალური.

წონით მსუბუქია. 1 კმ სიგრძის 1000 სპილენძის გრეხილი წყვილი დაახლოებით 8000 კგ-ს იწონის. ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელის წყვილი იწონის მხოლოდ 100 კგ-ს მეტი გამტარუნარიანობით

დაყენების დაბალი ხარჯები

ხარვეზები:

ინსტალაციის სირთულე და კომპეტენცია.

გადაცემა სიმპლექს რეჟიმში, საჭიროა მინიმუმ 2 მავთული ქსელებს შორის.

Უკაბელო კავშირი

ელექტრომაგნიტური სპექტრი

ელექტრონების მოძრაობა წარმოქმნის ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, რომლებსაც შეუძლიათ სივრცეში (თუნდაც ვაკუუმში) გავრცელება. ელექტრომაგნიტური რხევების რაოდენობას წამში სიხშირე ეწოდება და იზომება ჰერცებში. ორ თანმიმდევრულ სიმაღლეებს (ან დაბლებს) შორის მანძილს ტალღის სიგრძე ეწოდება. ეს მნიშვნელობა ტრადიციულად აღინიშნება ბერძნული ასოთი (ლამბდა).
თუ შესაბამისი ზომის ანტენა შედის ელექტრულ წრეში, მაშინ ელექტრომაგნიტური ტალღები შეიძლება წარმატებით იქნას მიღებული მიმღების მიერ გარკვეულ მანძილზე. ყველა უკაბელო საკომუნიკაციო სისტემა ეფუძნება ამ პრინციპს.
ვაკუუმში ყველა ელექტრომაგნიტური ტალღა მოძრაობს იმავე სიჩქარით, მიუხედავად მათი სიხშირისა. ამ სიჩქარეს სინათლის სიჩქარეს უწოდებენ, - 3*108 მ/წმ. სპილენძში ან მინაში სინათლის სიჩქარე ამ მნიშვნელობის დაახლოებით 2/3-ია და ის ასევე ოდნავ დამოკიდებულია სიხშირეზე.
რაოდენობათა კავშირი და:

თუ სიხშირე () იზომება MHz-ში, ხოლო ტალღის სიგრძე () მეტრებში, მაშინ.
ყველა ელექტრომაგნიტური ტალღების მთლიანობა ქმნის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ეგრეთ წოდებულ უწყვეტ სპექტრს (ნახ. 5). რადიო, მიკროტალღური, ინფრაწითელი და ხილული შუქი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ინფორმაციის გადასაცემად ტალღების ამპლიტუდის, სიხშირის ან ფაზის მოდულაციის გამოყენებით. ულტრაიისფერი, რენტგენის და გამა გამოსხივება კიდევ უკეთესი იქნება მათი მაღალი სიხშირის გამო, მაგრამ მათი გამომუშავება და მოდულაცია ძნელია, კარგად არ გადის შენობებში და, გარდა ამისა, საშიშია ყველა ცოცხალი არსებისთვის. დიაპაზონების ოფიციალური სახელწოდება მოცემულია ცხრილში 6.

ბრინჯი. 5. ელექტრომაგნიტური სპექტრი და მისი გამოყენება კომუნიკაციებში.
ცხრილი 2.
ITU ჯგუფის ოფიციალური სახელები
ინფორმაციის რაოდენობა, რომელსაც შეუძლია ელექტრომაგნიტური ტალღა გადაიტანოს, დაკავშირებულია არხის სიხშირის დიაპაზონთან. თანამედროვე ტექნოლოგიები შესაძლებელს ხდის ჰერცზე რამდენიმე ბიტის დაშიფვრას დაბალ სიხშირეებზე. გარკვეულ პირობებში, ეს რიცხვი შეიძლება გაიზარდოს რვაჯერ მაღალ სიხშირეებზე.
ტალღის სიგრძის დიაპაზონის სიგანის ცოდნა, შესაძლებელია შესაბამისი სიხშირის დიაპაზონის და მონაცემთა სიჩქარის გამოთვლა.

მაგალითი: 1.3 მიკრონი ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელის დიაპაზონისთვის. შემდეგ 8 bps-ზე გამოდის, რომ შეგიძლიათ მიიღოთ გადაცემის სიჩქარე 240 Tbps.

რადიო კომუნიკაცია

რადიო ტალღები ადვილად წარმოიქმნება, მოგზაურობს დიდ მანძილზე, გადის კედლებს, მოძრაობს შენობების გარშემო, ვრცელდება ყველა მიმართულებით. რადიოტალღების თვისებები დამოკიდებულია სიხშირეზე (ნახ. 6). დაბალ სიხშირეებზე მუშაობისას რადიოტალღები კარგად გადის დაბრკოლებებს, მაგრამ ჰაერში სიგნალის სიძლიერე მკვეთრად ეცემა გადამცემისგან მოშორებისას. სიმძლავრის და წყაროდან დაშორების თანაფარდობა გამოიხატება დაახლოებით შემდეგნაირად: 1/r2. მაღალ სიხშირეებზე, რადიოტალღები, როგორც წესი, მიდრეკილია მხოლოდ სწორი ხაზით გადაადგილებას და დაბრკოლებებს. გარდა ამისა, ისინი შეიწოვება, მაგალითად, წვიმით. ნებისმიერი სიხშირის რადიოსიგნალები ექვემდებარება ჩარევას ნაპერწკლების ჯაგრისის ძრავებიდან და სხვა ელექტრული აღჭურვილობით.

ბრინჯი. 6. VLF, LF, MF ზოლების ტალღები ტრიალებს დედამიწის ზედაპირის უხეშობას (a), HF და VHF ზოლების ტალღები აირეკლება იონოსფეროდან და შეიწოვება დედამიწაზე (b).

კომუნიკაცია მიკროტალღურ დიაპაზონში

100 MHz-ზე ზევით სიხშირეზე რადიოტალღები ვრცელდება თითქმის სწორი ხაზით, ამიტომ მათი ფოკუსირება შესაძლებელია ვიწრო სხივებში. ენერგიის კონცენტრაცია ვიწრო სხივის სახით პარაბოლური ანტენის გამოყენებით (როგორც ცნობილი სატელიტური ტელევიზიის ანტენა) იწვევს სიგნალ-ხმაურის თანაფარდობის გაუმჯობესებას, თუმცა, ასეთი კავშირისთვის, გადამცემი და მიმღები ანტენები. საკმაოდ ზუსტად უნდა იყოს მიმართული ერთმანეთზე.
დაბალი სიხშირის მქონე რადიოტალღებისგან განსხვავებით, მიკროტალღები კარგად არ გადის შენობებში. მიკროტალღური რადიო იმდენად ფართოდ გამოიყენებოდა საქალაქთაშორისო ტელეფონში, მობილურ ტელეფონებში, სატელევიზიო გადაცემებში და სხვა სფეროებში, რომ სპექტრის მწვავე დეფიციტი იყო.
ამ კავშირს აქვს მთელი რიგი უპირატესობები ოპტიკურ ბოჭკოებთან შედარებით. მთავარი ის არის, რომ არ არის საჭირო კაბელის გაყვანა და, შესაბამისად, არ არის საჭირო მიწის იჯარის გადახდა სიგნალის ბილიკის გასწვრივ. საკმარისია ყოველ 50 კმ-ზე მცირე მიწის ნაკვეთების შეძენა და მათზე სარელეო ანძების დაყენება.

ინფრაწითელი და მილიმეტრიანი ტალღები

ინფრაწითელი და მილიმეტრიანი გამოსხივება კაბელის გამოყენების გარეშე ფართოდ გამოიყენება მოკლე დისტანციებზე კომუნიკაციისთვის (მაგალითად, დისტანციური მართვის პულტი). ისინი შედარებით მიმართულები არიან, იაფი და ადვილად დასაყენებელი, მაგრამ არ გაივლიან მყარ ობიექტებს.
ინფრაწითელ დიაპაზონში კომუნიკაცია გამოიყენება დესკტოპის გამოთვლით სისტემებში (მაგალითად, ლეპტოპების პრინტერებთან დასაკავშირებლად), მაგრამ მაინც არ თამაშობს მნიშვნელოვან როლს ტელეკომუნიკაციაში.

საკომუნიკაციო თანამგზავრები

გამოიყენება E ტიპის თანამგზავრები: გეოსტაციონარული (GEO), საშუალო სიმაღლეზე (MEO) და დაბალი ორბიტა (LEO) (ნახ. 7).

ბრინჯი. 7. საკომუნიკაციო თანამგზავრები და მათი თვისებები: ორბიტის სიმაღლე, დაყოვნება, თანამგზავრების რაოდენობა, რომლებიც საჭიროა დედამიწის მთელი ზედაპირის დასაფარავად.

საზოგადოებრივი ჩართული სატელეფონო ქსელი

სატელეფონო სისტემის სტრუქტურა

ტიპიური სატელეფონო საკომუნიკაციო მარშრუტის სტრუქტურა საშუალო დისტანციებზე ნაჩვენებია სურათზე 8.

ბრინჯი. 8. ტიპიური საკომუნიკაციო მარშრუტი აბონენტებს შორის საშუალო მანძილით.

ლოკალური ხაზები: მოდემი, ADSL, უკაბელო

ვინაიდან კომპიუტერი მუშაობს ციფრული სიგნალით, ხოლო ლოკალური სატელეფონო ხაზი არის ანალოგური სიგნალის გადაცემა, მოდემის მოწყობილობა გამოიყენება ციფრული ანალოგად გადაქცევისთვის და პირიქით, ხოლო თავად პროცესს ეწოდება მოდულაცია/დემოდულაცია (ნახ. 9). .

ბრინჯი. 9. ციფრული სიგნალის გადაცემისას სატელეფონო ხაზის გამოყენება.
არსებობს 3 მოდულაციის მეთოდი (ნახ. 10):

ამპლიტუდის მოდულაცია - გამოიყენება სიგნალის 2 განსხვავებული ამპლიტუდა (0 და 1-ისთვის),

სიხშირე - გამოიყენება რამდენიმე განსხვავებული სიგნალის სიხშირე (0 და 1-ისთვის),

ფაზა-ფაზური ცვლა გამოიყენება ლოგიკურ ერთეულებს შორის გადასვლისას (0 და 1). ათვლის კუთხეები - 45, 135, 225, 180.

პრაქტიკაში გამოიყენება კომბინირებული მოდულაციის სისტემები.

ბრინჯი. 10. ორობითი სიგნალი (a); ამპლიტუდის მოდულაცია (ბ); სიხშირის მოდულაცია (c); ფაზის მოდულაცია.
ყველა თანამედროვე მოდემი საშუალებას გაძლევთ გადაიტანოთ მონაცემები ორივე მიმართულებით, მუშაობის ამ რეჟიმს ეწოდება დუპლექსი. სერიული გადაცემის შესაძლებლობასთან კავშირს ეწოდება ნახევრად დუპლექსი. კავშირს, რომელშიც გადაცემა ხდება მხოლოდ ერთი მიმართულებით, ეწოდება მარტივი.
მოდემის მაქსიმალური სიჩქარე, რომლის მიღწევაც შესაძლებელია ამ მომენტში, არის 56 კბ/წმ. V.90 სტანდარტი.

ციფრული სააბონენტო ხაზები. xDSL ტექნოლოგია.

მას შემდეგ, რაც მოდემის სიჩქარემ მიაღწია ლიმიტს, სატელეფონო კომპანიებმა დაიწყეს გამოსავლის ძებნა ამ სიტუაციიდან. ამრიგად, ბევრი წინადადება გამოჩნდა ზოგადი სახელით xDSL. xDSL (Digital Subscribe Line) - ციფრული სააბონენტო ხაზი, სადაც ნაცვლად xშეიძლება იყოს სხვა ასოები. ამ წინადადებებიდან ყველაზე ცნობილი ტექნოლოგიაა ADSL (ასიმეტრიული DSL).
მოდემების სიჩქარის შეზღუდვის მიზეზი იყო ის, რომ ისინი იყენებდნენ ადამიანის მეტყველების გადაცემის დიაპაზონს მონაცემთა გადაცემისთვის - 300 ჰც-დან 3400 ჰც-მდე. სასაზღვრო სიხშირეებთან ერთად, გამტარობა იყო არა 3100 ჰც, არამედ 4000 ჰც.
მიუხედავად იმისა, რომ ადგილობრივი სატელეფონო ხაზის სპექტრი არის 1.1 ჰც.
ADSL ტექნოლოგიის პირველმა წინადადებამ გამოიყენა ადგილობრივი სატელეფონო ხაზის მთელი სპექტრი, რომელიც დაყოფილია 3 ზოლად:

POTS - ჩვეულებრივი სატელეფონო ქსელის დიაპაზონი;

გამავალი დიაპაზონი;

შეყვანის დიაპაზონი.

ტექნოლოგიას, რომელიც იყენებს სხვადასხვა სიხშირეს სხვადასხვა მიზნებისთვის, ეწოდება სიხშირის მულტიპლექსირება ან სიხშირის მულტიპლექსირება.
ალტერნატიული მეთოდი, რომელსაც ეწოდება დისკრეტული მრავალტონიანი მოდულაცია, DMT (Discrete MultiTone) მოიცავს 1.1 MHz სიგანის ლოკალური ხაზის მთელი სპექტრის დაყოფას 256 დამოუკიდებელ არხად თითო 4312.5 Hz. არხი 0 არის POTS. არხები 1-დან 5-მდე არ გამოიყენება ისე, რომ ხმოვანმა სიგნალმა ხელი არ შეუშალოს საინფორმაციო სიგნალს. დარჩენილი 250 არხიდან ერთი დაკავებულია გადაცემის კონტროლით პროვაიდერის მიმართ, ერთი - მომხმარებლის მიმართ და ყველა დანარჩენი ხელმისაწვდომია მომხმარებლის მონაცემების გადასაცემად (ნახ. 11).

ბრინჯი. 11. ADSL ოპერაცია დისკრეტული მრავალტონიანი მოდულაციის გამოყენებით.
ADSL სტანდარტი საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ 8 მბ/წმ-მდე და გაგზავნოთ 1 მბ/წმ-მდე. ADSL2+ - გამავალი 24 მბ/წმ-მდე, შემომავალი 1.4 მბ/წმ-მდე.
ტიპიური ADSL აღჭურვილობის კონფიგურაცია შეიცავს:

DSLAM - DSL წვდომის მულტიპლექსერი;

NID არის ქსელური ინტერფეისის მოწყობილობა, რომელიც ჰყოფს სატელეფონო კომპანიისა და აბონენტის საკუთრებას.

სპლიტერი (სპლიტერი) არის სიხშირის გამყოფი, რომელიც ჰყოფს POTS ზოლს და ADSL მონაცემებს.

ბრინჯი. 12. ADSL აღჭურვილობის ტიპიური კონფიგურაცია.

ხაზები და ბეჭდები

რესურსების დაზოგვა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს სატელეფონო სისტემაში. მაღალი სიმძლავრის ხერხემლისა და დაბალი ხარისხის ხაზის დაგება და შენარჩუნების ღირებულება თითქმის იგივეა (ანუ ამ ხარჯის ლომის წილი იხარჯება თხრილების გათხრაზე და არა თავად სპილენძის ან ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელზე).
ამ მიზეზით, სატელეფონო კომპანიებმა თანამშრომლობდნენ რამდენიმე სქემის შემუშავებაზე, რათა გადაიტანონ მრავალი საუბარი ერთი ფიზიკური კაბელით. მულტიპლექსირების სქემები (შეკუმშვა) შეიძლება დაიყოს ორ ძირითად კატეგორიად FDM (Frequency Division Multiplexing - სიხშირის გაყოფის მულტიპლექსირება) და TDM (Time Division Multiplexing - time division multiplexing) (ნახ. 13).
სიხშირის მულტიპლექსირებით, სიხშირის სპექტრი იყოფა ლოგიკურ არხებს შორის და თითოეული მომხმარებელი იღებს ექსკლუზიურ მფლობელობას მის ქვეჯგუფზე. დროის გაყოფის მულტიპლექსირებისას მომხმარებლები მორიგეობით (ციკლურად) იყენებენ იმავე არხს და თითოეულს ეძლევა არხის სრული სიმძლავრე მოკლე დროში.
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი არხები იყენებენ სიხშირის მულტიპლექსირების სპეციალურ ვარიანტს. მას ეწოდება სპექტრული გაყოფის მულტიპლექსირება (WDM, Wavelength-Division Multiplexing).

ბრინჯი. 13. სიხშირის მულტიპლექსირების მაგალითი: 1 სიგნალის ორიგინალური სპექტრები (a), სიხშირეზე გადანაცვლებული სპექტრები (b), მულტიპლექსირებული არხი (c).

გადართვა

საშუალო სატელეფონო ინჟინრის თვალსაზრისით, სატელეფონო სისტემა შედგება ორი ნაწილისგან: გარე აღჭურვილობა (ადგილობრივი სატელეფონო ხაზები და საყრდენები, გადამრთველების გარეთ) და შიდა აღჭურვილობა (გამრთველები), რომლებიც მდებარეობს სატელეფონო სადგურზე.
ნებისმიერი საკომუნიკაციო ქსელი მხარს უჭერს მათი აბონენტების გადართვის (კომუნიკაციის) გარკვეულ გზას ერთმანეთთან. პრაქტიკულად შეუძლებელია თითოეული წყვილის ურთიერთდამოკიდებულ აბონენტს მიაწოდოს საკუთარი გადართვადი ფიზიკური საკომუნიკაციო ხაზი, რომლის მონოპოლიზებაც მათ შეეძლოთ „საკუთარი“ დიდი ხნის განმავლობაში. ამიტომ, ნებისმიერ ქსელში ყოველთვის გამოიყენება აბონენტთა გადართვის ზოგიერთი მეთოდი, რომელიც უზრუნველყოფს ხელმისაწვდომი ფიზიკური არხების ხელმისაწვდომობას ერთდროულად რამდენიმე საკომუნიკაციო სესიისთვის ქსელის აბონენტებს შორის.
სატელეფონო სისტემებში გამოიყენება ორი განსხვავებული ტექნიკა: მიკროსქემის გადართვა და პაკეტის გადართვა.

მიკროსქემის გადართვა

მიკროსქემის გადართვა გულისხმობს უწყვეტი კომპოზიტური ფიზიკური არხის ფორმირებას სერიულად დაკავშირებული ცალკეული არხის სექციებიდან კვანძებს შორის მონაცემთა პირდაპირი გადაცემისთვის. მიკროსქემის გადართვის ქსელში მონაცემთა გადაცემამდე ყოველთვის საჭიროა ჩატარდეს კავშირის დამყარების პროცედურა, რომლის დროსაც იქმნება კომპოზიციური არხი (ნახ. 14).

პაკეტის გადართვა

პაკეტების გადართვისას, ქსელის მომხმარებლის მიერ გადაცემული ყველა შეტყობინება დაყოფილია წყაროს კვანძში შედარებით მცირე ნაწილებად, რომელსაც ეწოდება პაკეტები. თითოეულ პაკეტს მიეწოდება სათაური, რომელიც განსაზღვრავს მისამართის ინფორმაციას, რომელიც საჭიროა პაკეტის დანიშნულებისამებრ ჰოსტში მიწოდებისთვის, ასევე პაკეტის ნომერს, რომელსაც გამოიყენებს დანიშნულების ჰოსტი შეტყობინების ასაწყობად. პაკეტები ტრანსპორტირდება ქსელში, როგორც დამოუკიდებელი საინფორმაციო ბლოკები. ქსელის გადამრთველები იღებენ პაკეტებს ბოლო კვანძებიდან და, მისამართების ინფორმაციის საფუძველზე, გადასცემენ მათ ერთმანეთს და საბოლოოდ დანიშნულების კვანძში (ნახ. 14).
და ა.შ.................

საწყისი ინფორმაცია, რომელიც უნდა გადაიცეს საკომუნიკაციო ხაზზე, შეიძლება იყოს დისკრეტული (კომპიუტერის გამომავალი მონაცემები) ან ანალოგური (მეტყველება, სატელევიზიო გამოსახულება).

დისკრეტული მონაცემების გადაცემა ეფუძნება ორი სახის ფიზიკური კოდირების გამოყენებას:

ა) ანალოგური მოდულაცია, როდესაც კოდირება ხორციელდება სინუსოიდური გადამზიდავი სიგნალის პარამეტრების შეცვლით;

ბ) ციფრული კოდირება მართკუთხა საინფორმაციო იმპულსების მიმდევრობის დონეების შეცვლით.

ანალოგური მოდულაცია იწვევს მიღებული სიგნალის ბევრად უფრო მცირე სპექტრს, ვიდრე ციფრული კოდირებით, ინფორმაციის გადაცემის იგივე სიჩქარით, მაგრამ მისი განხორციელება მოითხოვს უფრო რთულ და ძვირადღირებულ აღჭურვილობას.

ამჟამად, ორიგინალური მონაცემები, რომელსაც აქვს ანალოგური ფორმა, სულ უფრო მეტად გადაიცემა საკომუნიკაციო არხებზე დისკრეტული ფორმით (ერთებისა და ნულების თანმიმდევრობის სახით), ანუ ხორციელდება ანალოგური სიგნალების დისკრეტული მოდულაცია.

ანალოგური მოდულაცია. იგი გამოიყენება ვიწრო გამტარობის არხებზე დისკრეტული მონაცემების გადასაცემად, რომლის ტიპიური წარმომადგენელია ხმოვანი სიხშირის არხი, რომელიც მიეწოდება სატელეფონო ქსელების მომხმარებლებს. სიგნალები 300-დან 3400 ჰც-მდე სიხშირით გადაიცემა ამ არხზე, ანუ მისი გამტარობა არის 3100 ჰც. ასეთი ზოლი საკმაოდ საკმარისია მისაღები ხარისხით მეტყველების გადაცემისთვის. ტონი არხის გამტარუნარიანობის შეზღუდვა დაკავშირებულია სატელეფონო ქსელებში მულტიპლექსირებისა და მიკროსქემის გადართვის მოწყობილობების გამოყენებასთან.

გადამცემ მხარეზე დისკრეტული მონაცემების გადაცემამდე მოდულატორ-დემოდულატორის (მოდემის) გამოყენებით ხორციელდება ორობითი ციფრების ორიგინალური თანმიმდევრობის გადამზიდავი სინუსოიდის მოდულაცია. ინვერსიული კონვერტაცია (დემოდულაცია) ხორციელდება მიმღები მოდემის მიერ.

ციფრული მონაცემების ანალოგურ ფორმაში გადაქცევის სამი გზა ან ანალოგური მოდულაციის სამი მეთოდი არსებობს:

ამპლიტუდის მოდულაცია, როდესაც იცვლება მხოლოდ სინუსოიდური რხევების მატარებლის ამპლიტუდა გადაცემული ინფორმაციის ბიტების თანმიმდევრობის შესაბამისად: მაგალითად, ერთის გადაცემისას, რხევის ამპლიტუდა დაყენებულია დიდი, ხოლო ნულის გადაცემისას ის მცირეა, ან არსებობს. საერთოდ არ არის გადამზიდავი სიგნალი;

სიხშირის მოდულაცია, როდესაც მოდულაციური სიგნალების (გადაცემული ინფორმაციის ბიტების) გავლენის ქვეშ იცვლება მხოლოდ სინუსოიდური რხევების გადამზიდავი სიხშირე: მაგალითად, როდესაც ნულოვანი გადაცემულია, ის დაბალია, ხოლო ერთის გადაცემისას - მაღალი;

ფაზის მოდულაცია, როდესაც გადაცემული ინფორმაციის ბიტების თანმიმდევრობის შესაბამისად, იცვლება მხოლოდ სინუსოიდური რხევების გადამზიდავი ფაზა: სიგნალი 1-დან სიგნალზე 0 ან პირიქით, ფაზა იცვლება 180 °-ით. მისი სუფთა სახით, ამპლიტუდის მოდულაცია იშვიათად გამოიყენება პრაქტიკაში დაბალი ხმაურის იმუნიტეტის გამო. სიხშირის მოდულაცია არ საჭიროებს რთულ სქემებს მოდემებში და ჩვეულებრივ გამოიყენება დაბალი სიჩქარის მოდემებში, რომლებიც მუშაობენ 300 ან 1200 bps. მონაცემთა სიჩქარის გაზრდა უზრუნველყოფილია კომბინირებული მოდულაციის მეთოდების გამოყენებით, უფრო ხშირად ამპლიტუდის მოდულაცია ფაზასთან ერთად.

მონაცემთა დისკრეტული გადაცემის ანალოგური მეთოდი უზრუნველყოფს ფართოზოლოვან გადაცემას სხვადასხვა გადამზიდავი სიხშირის სიგნალების გამოყენებით ერთ არხში. ეს უზრუნველყოფს აბონენტების დიდი რაოდენობის ურთიერთქმედების გარანტიას (აბონენტთა თითოეული წყვილი მუშაობს თავისი სიხშირით).

ციფრული კოდირება. დისკრეტული ინფორმაციის ციფრული კოდირებისას გამოიყენება ორი ტიპის კოდი:

ა) პოტენციური კოდები, როდესაც საინფორმაციო ერთეულებისა და ნულების წარმოსადგენად გამოიყენება მხოლოდ სიგნალის პოტენციალის მნიშვნელობა და არ არის გათვალისწინებული მისი ვარდნა;

ბ) იმპულსური კოდები, როდესაც ბინარული მონაცემები წარმოდგენილია ან გარკვეული პოლარობის იმპულსებით, ან გარკვეული მიმართულების პოტენციური ვარდნით.

შემდეგი მოთხოვნები დაწესებულია დისკრეტული ინფორმაციის ციფრული კოდირების მეთოდებზე ორობითი სიგნალების წარმოსადგენად მართკუთხა პულსების გამოყენებისას:

გადამცემსა და მიმღებს შორის სინქრონიზაციის უზრუნველყოფა;

მიღებული სიგნალის უმცირესი სპექტრის სიგანის უზრუნველყოფა იმავე ბიტის სიჩქარით (რადგან სიგნალების ვიწრო სპექტრი საშუალებას იძლევა

ქსელები იმავე გამტარუნარიანობით აღწევენ უფრო მაღალ სიჩქარეს

მონაცემთა გადაცემა);

გადაცემულ მონაცემებში შეცდომების ამოცნობის უნარი;

განხორციელების შედარებით დაბალი ღირებულება.

ფიზიკური ფენის საშუალებით ხდება მხოლოდ დაზიანებული მონაცემების ამოცნობა (შეცდომის გამოვლენა), რაც დაზოგავს დროს, ვინაიდან მიმღები, ბუფერში მიღებული ჩარჩოს სრულად მოთავსების მოლოდინის გარეშე, მაშინვე უარყოფს მას, როდესაც აღიარებს შეცდომებს. ბიტები ჩარჩოში. უფრო რთული ოპერაცია - დაზიანებული მონაცემების კორექტირება - ხორციელდება უმაღლესი დონის პროტოკოლებით: არხი, ქსელი, ტრანსპორტი ან აპლიკაცია.

აუცილებელია გადამცემისა და მიმღების სინქრონიზაცია, რათა მიმღებმა ზუსტად იცოდეს, როდის წაიკითხოს შემომავალი მონაცემები. საათის სიგნალები ახდენენ მიმღებს გადაცემულ შეტყობინებაზე და ინარჩუნებენ მიმღებს სინქრონიზებულს შემომავალ მონაცემთა ბიტებთან. სინქრონიზაციის პრობლემა ადვილად გვარდება მოკლე დისტანციებზე ინფორმაციის გადაცემისას (კომპიუტერის შიგნით ბლოკებს შორის, კომპიუტერსა და პრინტერს შორის) დროის ცალკეული საკომუნიკაციო ხაზის გამოყენებით: ინფორმაცია იკითხება მხოლოდ შემდეგი საათის პულსის ჩასვლის მომენტში. კომპიუტერულ ქსელებში საათის იმპულსების გამოყენება მიტოვებულია ორი მიზეზის გამო: ძვირადღირებულ კაბელებში გამტარების დაზოგვის მიზნით და კაბელებში გამტარების მახასიათებლების ჰეტეროგენურობის გამო (შორ მანძილზე, სიგნალის არათანაბარი გავრცელების სიჩქარემ შეიძლება გამოიწვიოს დისინქრონიზაცია. საათის იმპულსები საათის ხაზში და ინფორმაციის პულსები მთავარ ხაზზე, რის შედეგადაც მონაცემთა ბიტი ან გამოტოვებული იქნება ან ხელახლა წაიკითხება).

ამჟამად, ქსელებში გადამცემისა და მიმღების სინქრონიზაცია მიიღწევა თვითსინქრონიზაციის კოდების (SC) გამოყენებით. SC-ის გამოყენებით გადაცემული მონაცემების კოდირება არის არხში საინფორმაციო სიგნალის დონეების რეგულარული და ხშირი ცვლილებების (გადასვლის) უზრუნველყოფა. თითოეული სიგნალის დონის გადასვლა მაღალიდან დაბალზე ან პირიქით, გამოიყენება მიმღების შესასწორებლად. საუკეთესოა ის SC, რომლებიც უზრუნველყოფენ სიგნალის დონის გადასვლას ერთხელ მაინც დროის ინტერვალის განმავლობაში, რომელიც საჭიროა ერთი ინფორმაციის ბიტის მისაღებად. რაც უფრო ხშირია სიგნალის დონის გადასვლები, მით უფრო საიმედოა მიმღების სინქრონიზაცია და მით უფრო საიმედოა მიღებული მონაცემთა ბიტების იდენტიფიკაცია.

დისკრეტული ინფორმაციის ციფრული კოდირების მეთოდების ეს მოთხოვნები, გარკვეულწილად, ურთიერთსაწინააღმდეგოა, შესაბამისად, ქვემოთ განხილულ კოდირების თითოეულ მეთოდს აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები სხვებთან შედარებით.

კოდების თვითსინქრონიზაცია. ყველაზე გავრცელებულია შემდეგი SC:

პოტენციური კოდი ნულამდე დაბრუნების გარეშე (NRZ - Non Return to Zero);

ბიპოლარული პულსის კოდი (RZ კოდი);

მანჩესტერის კოდი;

ბიპოლარული კოდი ალტერნატიული დონის ინვერსიით.

ნახ. 32 გვიჩვენებს 0101100 შეტყობინების კოდირების სქემებს ამ CK-ების გამოყენებით.

SC-ის დასახასიათებლად და შესადარებლად გამოიყენება შემდეგი ინდიკატორები:

სინქრონიზაციის დონე (ხარისხი);

მიღებული ინფორმაციის ბიტების ამოცნობისა და შერჩევის სანდოობა (ნდობა);

SC-ის გამოყენებისას საკომუნიკაციო ხაზზე სიგნალის დონის ცვლილების საჭირო სიჩქარე, თუ დაყენებულია ხაზის გამტარობა;

აღჭურვილობის სირთულე (და შესაბამისად ღირებულება), რომელიც ახორციელებს SC.

NRZ კოდი არის მარტივი კოდირება და დაბალი ფასის განხორციელება. მან მიიღო ასეთი სახელი, რადგან იმავე სახელწოდების ბიტების სერიის გადაცემისას (ერთები ან ნულები), ციკლის განმავლობაში სიგნალი არ ბრუნდება ნულამდე, როგორც ეს ხდება კოდირების სხვა მეთოდებში. სიგნალის დონე უცვლელი რჩება თითოეული სერიისთვის, რაც საგრძნობლად ამცირებს სინქრონიზაციის ხარისხს და მიღებული ბიტების ამოცნობის საიმედოობას (მიმღების ტაიმერი შეიძლება არასწორად მოერგოს შემომავალ სიგნალს და შეიძლება მოხდეს ხაზების დროული გამოკითხვა).

N^-კოდისთვის მოქმედებს შემდეგი ურთიერთობები:

სადაც VI არის სიგნალის დონის ცვლილების სიჩქარე საკომუნიკაციო ხაზზე (baud);

Y2 - საკომუნიკაციო ხაზის გამტარუნარიანობა (ბიტი / წმ).

გარდა იმისა, რომ ამ კოდს არ აქვს თვითსინქრონიზაციის თვისება, მას აქვს კიდევ ერთი სერიოზული ნაკლი: დაბალი სიხშირის კომპონენტის არსებობა, რომელიც უახლოვდება ნულს ერთების ან ნულების ხანგრძლივი გადაცემისას. შედეგად, NRZ კოდი მისი სუფთა სახით არ გამოიყენება ქსელებში. გამოიყენება მისი სხვადასხვა მოდიფიკაცია, რომელშიც აღმოფხვრილია კოდის ცუდი თვითსინქრონიზაცია და მუდმივი კომპონენტის არსებობა.

RZ კოდი, ან ბიპოლარული პულსის კოდი (დაბრუნების ნულოვანი კოდი), ხასიათდება იმით, რომ ერთი ინფორმაციის ბიტის გადაცემისას, სიგნალის დონე ორჯერ იცვლება, მიუხედავად იმისა, არის თუ არა იგივე სახელის ბიტების სერია ან ალტერნატიული ბიტი. გადაცემული. ერთეული წარმოდგენილია ერთი პოლარობის იმპულსით, ხოლო ნული მეორეთი. თითოეული პულსი გრძელდება ნახევარი ციკლი. ასეთ კოდს აქვს შესანიშნავი თვითსინქრონიზაციის თვისებები, მაგრამ მისი განხორციელების ღირებულება საკმაოდ მაღალია, რადგან აუცილებელია თანაფარდობის უზრუნველყოფა

RZ კოდის სპექტრი უფრო ფართოა, ვიდრე პოტენციური კოდების. ძალიან ფართო სპექტრის გამო, იშვიათად გამოიყენება.

მანჩესტერის კოდი უზრუნველყოფს სიგნალის დონის ცვლილებას თითოეული ბიტის წარმოდგენისას, ხოლო ამავე სახელწოდების ბიტების სერიის გადაცემისას, ორმაგ ცვლილებას. თითოეული ზომა დაყოფილია ორ ნაწილად. ინფორმაცია კოდირებულია პოტენციური ვარდნით, რომელიც ხდება ყოველი ციკლის შუაში. ერთეული დაშიფრულია დაბალიდან მაღალზე გადასვლით, ხოლო ნული დაშიფრულია საპირისპირო გადასვლით. სიჩქარის თანაფარდობა ამ კოდისთვის არის:

მანჩესტერის კოდს აქვს კარგი თვითდამკეტი თვისებები, რადგან სიგნალი იცვლება ერთხელ მაინც ერთი მონაცემთა ბიტის გადაცემის ციკლზე. მისი გამტარუნარიანობა უფრო ვიწროა ვიდრე RZ კოდის (საშუალოდ ერთნახევარჯერ). ბიპოლარული პულსის კოდისგან განსხვავებით, სადაც მონაცემთა გადაცემისთვის გამოიყენება სიგნალის სამი დონე (რაც ზოგჯერ ძალიან არასასურველია, მაგალითად, ოპტიკურ კაბელებში მხოლოდ ორი მდგომარეობაა საიმედოდ აღიარებული - სინათლე და სიბნელე), მანჩესტერის კოდს აქვს ორი დონე.

მანჩესტერის კოდი ფართოდ გამოიყენება Ethernet და Token Ring ტექნოლოგიებში.

ალტერნატიული დონის ინვერსიის ბიპოლარული კოდი (AMI კოდი) არის NRZ კოდის მოდიფიკაცია. ის იყენებს პოტენციალის სამ დონეს - უარყოფითს, ნულს და პოზიტიურს. ერთეული დაშიფრულია დადებითი ან უარყოფითი პოტენციალით. ნულოვანი პოტენციალი გამოიყენება ნულის კოდირებისთვის. კოდს აქვს კარგი სინქრონიზაციის თვისებები ერთეულების სერიის გადაცემისას, რადგან ყოველი ახალი ერთეულის პოტენციალი ეწინააღმდეგება წინა პოტენციალს. ნულოვანი გაშვებების გადაცემისას არ ხდება სინქრონიზაცია. AMI კოდის განხორციელება შედარებით მარტივია. Მისთვის

ხაზზე ბიტების სხვადასხვა კომბინაციების გადაცემისას, AMI კოდის გამოყენება იწვევს უფრო ვიწრო სიგნალის სპექტრს, ვიდრე NRZ კოდისთვის და, შესაბამისად, უფრო მაღალი ხაზის გამტარუნარიანობა.

გაითვალისწინეთ, რომ გაძლიერებული პოტენციური კოდები (მოდერნიზებული მანჩესტერის კოდი და AMI კოდი) უფრო ვიწრო სპექტრია, ვიდრე იმპულსური კოდები, ამიტომ ისინი გამოიყენება მაღალსიჩქარიან ტექნოლოგიებში, როგორიცაა FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.

ანალოგური სიგნალების დისკრეტული მოდულაცია. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, თანამედროვე კომპიუტერული ქსელების განვითარების ერთ-ერთი ტენდენციაა მათი დიგიტალიზაცია, ანუ ნებისმიერი ხასიათის სიგნალების ციფრული ფორმით გადაცემა. ამ სიგნალების წყარო შეიძლება იყოს კომპიუტერები (დისკრეტული მონაცემებისთვის) ან მოწყობილობები, როგორიცაა ტელეფონები, ვიდეოკამერები, ვიდეო და აუდიო აღჭურვილობა (ანალოგური მონაცემებისთვის). ბოლო დრომდე (ციფრული საკომუნიკაციო ქსელების მოსვლამდე), ტერიტორიულ ქსელებში ყველა სახის მონაცემი გადადიოდა ანალოგური ფორმით, ხოლო კომპიუტერული მონაცემები, ბუნებით დისკრეტული, გარდაიქმნებოდა ანალოგურ ფორმაში მოდემების გამოყენებით.

ამასთან, ინფორმაციის ანალოგური ფორმით გადაცემა არ აუმჯობესებს მიღებული მონაცემების ხარისხს, თუ გადაცემის დროს ადგილი ჰქონდა მნიშვნელოვან დამახინჯებას. ამიტომ ხმის და გამოსახულების ჩაწერისა და გადაცემის ანალოგური ტექნიკა შეიცვალა ციფრული ტექნოლოგიით, რომელიც იყენებს ანალოგური სიგნალების დისკრეტულ მოდულაციას.

დისკრეტული მოდულაცია ეფუძნება უწყვეტი სიგნალების შერჩევას როგორც ამპლიტუდაში, ასევე დროში. ანალოგური სიგნალების ციფრულში გადაქცევის ერთ-ერთი ფართოდ გამოყენებული მეთოდია პულსის კოდის მოდულაცია (PCM), შემოთავაზებული 1938 წელს ა.ხ. რივზი (აშშ).

PCM-ის გამოყენებისას, კონვერტაციის პროცესი მოიცავს სამ ეტაპს: რუკების შედგენა, კვანტიზაცია და კოდირება (სურ. 33).

პირველი ეტაპი არის ჩვენება. ორიგინალური უწყვეტი სიგნალის ამპლიტუდა იზომება მოცემული პერიოდით, რის გამოც ხდება დროის დისკრეტიზაცია. ამ ეტაპზე ანალოგური სიგნალი გარდაიქმნება პულსის ამპლიტუდის მოდულაციის (PAM) სიგნალებად. სცენის შესრულება ეფუძნება ნიკვისტ-კოტელნიკოვის რუკების თეორიას, რომლის მთავარი პოზიციაა: თუ ანალოგური სიგნალი ნაჩვენებია (ანუ წარმოდგენილია მისი დისკრეტული დროის მნიშვნელობების თანმიმდევრობით) რეგულარულ ინტერვალზე სიხშირით. მინიმუმ ორჯერ აღემატება ორიგინალური უწყვეტი სიგნალის უმაღლესი ჰარმონიული სპექტრის სიხშირეს, მაშინ ეკრანი შეიცავს საკმარის ინფორმაციას ორიგინალური სიგნალის აღსადგენად. ანალოგურ ტელეფონში ხმის გადაცემისთვის არჩეულია დიაპაზონი 300-დან 3400 ჰც-მდე, რაც საკმარისია თანამოსაუბრეთა ყველა ძირითადი ჰარმონიის მაღალი ხარისხის გადაცემისთვის. ამიტომ, ციფრულ ქსელებში, სადაც PCM მეთოდი დანერგილია ხმის გადაცემისთვის, მიღებულია ჩვენების სიხშირე 8000 ჰც (ეს არის 6800 ჰც-ზე მეტი, რაც უზრუნველყოფს ხარისხის გარკვეულ ზღვარს).

კვანტიზაციის საფეხურზე, თითოეულ IAM სიგნალს ენიჭება კვანტური მნიშვნელობა, რომელიც შეესაბამება უახლოეს კვანტიზაციის დონეს. IAM სიგნალის ამპლიტუდის ცვალებადობის მთელი დიაპაზონი დაყოფილია 128 ან 256 კვანტიზაციის დონედ. რაც უფრო მეტია კვანტიზაციის დონე, მით უფრო ზუსტად არის IAM სიგნალის ამპლიტუდა წარმოდგენილი კვანტიზებული დონით.

კოდირების ეტაპზე თითოეულ კვანტიზებულ რუკს ენიჭება 7-ბიტიანი (თუ კვანტიზაციის დონეების რაოდენობა 128) ან 8-ბიტიანი (თუ კვანტიზაციის დონეების რაოდენობა 128) ორობითი კოდი. ნახ. 33 გვიჩვენებს 8 ელემენტიანი ორობითი კოდის სიგნალებს 00101011, რომლებიც შეესაბამება კვანტიზებულ სიგნალს 43 დონის მქონე. ორობითი კოდის ბიტის სიღრმე), ხოლო 8 ელემენტიანი კოდების კოდირებისას - 64 Kbps. სტანდარტი არის 64 კბიტ/წმ ციფრული არხი, რომელსაც ასევე უწოდებენ ციფრული სატელეფონო ქსელების ელემენტარულ არხს.

მოწყობილობას, რომელიც ასრულებს ანალოგური მნიშვნელობის ციფრულ კოდად გარდაქმნის ამ ნაბიჯებს, ეწოდება ანალოგური ციფრულ გადამყვანს (ADC). მიმღების მხარეს, ციფრულ-ანალოგური გადამყვანის (DAC) დახმარებით ხდება ინვერსიული გადაქცევა, ანუ უწყვეტი სიგნალის ციფრული ამპლიტუდების დემოდულაცია და დროის თავდაპირველი უწყვეტი ფუნქცია აღდგება.

თანამედროვე ციფრულ საკომუნიკაციო ქსელებში ასევე გამოიყენება დისკრეტული მოდულაციის სხვა მეთოდები, რაც შესაძლებელს ხდის ხმის გაზომვების წარმოდგენას უფრო კომპაქტური ფორმით, მაგალითად, 4-ბიტიანი რიცხვების თანმიმდევრობით. ასევე გამოიყენება ანალოგური სიგნალების ციფრულ სიგნალებად გადაქცევის კონცეფცია, რომელშიც არა თვით IAM სიგნალები არის კვანტიზებული და შემდეგ კოდირებული, არამედ მხოლოდ მათი ცვლილებები და კვანტიზაციის დონეების რაოდენობა ითვლება ერთნაირი. აშკარაა, რომ ასეთი კონცეფცია სიგნალების უფრო დიდი სიზუსტით გარდაქმნის საშუალებას იძლევა.

ანალოგური ინფორმაციის ჩაწერის, რეპროდუცირებისა და გადაცემის ციფრული მეთოდები იძლევა შესაძლებლობას აკონტროლოთ გადამზიდისაგან წაკითხული ან საკომუნიკაციო ხაზის მეშვეობით მიღებული მონაცემების სანდოობა. ამ მიზნით გამოიყენება კონტროლის იგივე მეთოდები, რაც კომპიუტერული მონაცემებისთვის (იხ. 4.9).

უწყვეტი სიგნალის დისკრეტული ფორმით გადაცემა მკაცრ მოთხოვნებს აკისრებს მიმღების სინქრონიზაციას. თუ სინქრონიზაცია არ შეინიშნება, ორიგინალური სიგნალი აღდგება არასწორად, რაც იწვევს ხმის ან გადაცემული სურათის დამახინჯებას. თუ ჩარჩოები ხმის გაზომვით (ან სხვა ანალოგური მნიშვნელობებით) სინქრონულად ჩამოვა, მაშინ ხმის ხარისხი შეიძლება საკმაოდ მაღალი იყოს. თუმცა, კომპიუტერულ ქსელებში, ჩარჩოები შეიძლება შეფერხდეს როგორც ბოლო კვანძებში, ასევე შუალედურ გადართვის მოწყობილობებში (ხიდები, კონცენტრატორები, მარშრუტიზატორები), რაც უარყოფითად მოქმედებს ხმის გადაცემის ხარისხზე. ამიტომ, სპეციალური ციფრული ქსელები (ISDN, ბანკომატები, ციფრული სატელევიზიო ქსელები) გამოიყენება ციფრული უწყვეტი სიგნალების მაღალი ხარისხის გადაცემისთვის, თუმცა Frame Relay ქსელები კვლავ გამოიყენება შიდა სატელეფონო საუბრების გადასაცემად, რადგან მათში ჩარჩო გადაცემის შეფერხებები მისაღები ფარგლებშია. .

Crosstalk ხაზის ახლო ბოლოს - განსაზღვრავს კაბელის ხმაურის იმუნიტეტს ჩარევის შიდა წყაროების მიმართ. ჩვეულებრივ, ისინი ფასდება კაბელთან მიმართებაში, რომელიც შედგება რამდენიმე გრეხილი წყვილისგან, როდესაც ერთი წყვილის ურთიერთდაჭერა მეორეზე შეიძლება მიაღწიოს მნიშვნელოვან მნიშვნელობებს და შექმნას შიდა ხმაური, რომელიც შეესაბამება სასარგებლო სიგნალს.

მონაცემთა გადაცემის საიმედოობა(ან ბიტის შეცდომის მაჩვენებელი) ახასიათებს დამახინჯების ალბათობას თითოეული გადაცემული მონაცემთა ბიტისთვის. საინფორმაციო სიგნალების დამახინჯების მიზეზებია ხაზის ჩარევა, ასევე მისი გავლის შეზღუდული გამტარობა. ამრიგად, მონაცემთა გადაცემის საიმედოობის ზრდა მიიღწევა ხაზის ხმაურის იმუნიტეტის ხარისხის გაზრდით, კაბელში ჯვარედინი დონის შემცირებით და უფრო ფართოზოლოვანი საკომუნიკაციო ხაზების გამოყენებით.

ჩვეულებრივი საკაბელო საკომუნიკაციო ხაზებისთვის დამატებითი შეცდომებისგან დაცვის გარეშე, მონაცემთა გადაცემის საიმედოობა, როგორც წესი, არის 10 -4 -10 -6. ეს ნიშნავს, რომ საშუალოდ, 10 4 ან 10 6 გადაცემული ბიტიდან, ერთი ბიტის მნიშვნელობა დაზიანდება.

საკომუნიკაციო ხაზის აღჭურვილობა(მონაცემთა გადაცემის მოწყობილობა - ATD) არის ზღვრული მოწყობილობა, რომელიც პირდაპირ აკავშირებს კომპიუტერებს საკომუნიკაციო ხაზთან. ის არის საკომუნიკაციო ხაზის ნაწილი და ჩვეულებრივ მოქმედებს ფიზიკურ დონეზე, უზრუნველყოფს სასურველი ფორმისა და სიმძლავრის სიგნალის გადაცემას და მიღებას. ADF-ების მაგალითებია მოდემები, გადამყვანები, ანალოგური ციფრული და ციფრული ანალოგური გადამყვანები.

DTE არ შეიცავს მომხმარებლის მონაცემთა ტერმინალურ აღჭურვილობას (DTE), რომელიც წარმოქმნის მონაცემებს საკომუნიკაციო ხაზის გადასაცემად და პირდაპირ უკავშირდება DTE-ს. DTE მოიცავს, მაგალითად, LAN როუტერს. გაითვალისწინეთ, რომ აღჭურვილობის დაყოფა APD და OOD კლასებად საკმაოდ პირობითია.

გრძელ საკომუნიკაციო ხაზებზე გამოიყენება შუალედური აღჭურვილობა, რომელიც წყვეტს ორ ძირითად ამოცანას: საინფორმაციო სიგნალების ხარისხის გაუმჯობესება (მათი ფორმა, სიმძლავრე, ხანგრძლივობა) და ორ ქსელის აბონენტს შორის კომუნიკაციის მუდმივი კომპოზიციური არხის შექმნა. . LCN-ში შუალედური აღჭურვილობა არ გამოიყენება, თუ ფიზიკური საშუალების სიგრძე (კაბელები, რადიოჰაერი) არ არის მაღალი, ასე რომ, სიგნალები ერთი ქსელის ადაპტერიდან მეორეზე გადაიცემა მათი პარამეტრების შუალედური აღდგენის გარეშე.

გლობალურ ქსელებში უზრუნველყოფილია მაღალი ხარისხის სიგნალის გადაცემა ასობით და ათასობით კილომეტრზე. ამიტომ, გამაძლიერებლები დამონტაჟებულია გარკვეულ დისტანციებზე. ორ აბონენტს შორის გამავალი ხაზის შესაქმნელად გამოიყენება მულტიპლექსატორები, დემულტიპლექსატორები და კონცენტრატორები.

საკომუნიკაციო არხის შუალედური მოწყობილობა გამჭვირვალეა მომხმარებლისთვის (ის ამას ვერ ამჩნევს), თუმცა სინამდვილეში ის ქმნის რთულ ქსელს ე.წ. პირველადი ქსელიდა ემსახურება როგორც კომპიუტერული, სატელეფონო და სხვა ქსელების აშენებას.

გამოარჩევენ ანალოგური და ციფრული საკომუნიკაციო ხაზები, რომლებიც იყენებენ სხვადასხვა სახის შუალედურ აღჭურვილობას. ანალოგურ ხაზებში შუალედური აღჭურვილობა შექმნილია ანალოგური სიგნალების გასაძლიერებლად, რომლებსაც აქვთ მნიშვნელობების უწყვეტი დიაპაზონი. მაღალსიჩქარიან ანალოგურ არხებში დანერგილია სიხშირის მულტიპლექსირების ტექნიკა, როდესაც რამდენიმე დაბალი სიჩქარის ანალოგური აბონენტის არხი მულტიპლექსირებულია ერთ მაღალსიჩქარიან არხში. ციფრულ საკომუნიკაციო არხებში, სადაც მართკუთხა საინფორმაციო სიგნალებს აქვთ სასრული რაოდენობის მდგომარეობა, შუალედური აღჭურვილობა აუმჯობესებს სიგნალების ფორმას და აღადგენს მათ განმეორების პერიოდს. ის უზრუნველყოფს მაღალსიჩქარიანი ციფრული არხების ფორმირებას, რომელიც მუშაობს არხების დროის მულტიპლექსირების პრინციპზე, როდესაც თითოეულ დაბალსიჩქარიან არხს ეთმობა მაღალსიჩქარიანი არხის დროის გარკვეული ნაწილი.

ციფრული საკომუნიკაციო ხაზებით დისკრეტული კომპიუტერული მონაცემების გადაცემისას განისაზღვრება ფიზიკური ფენის პროტოკოლი, რადგან ხაზის მიერ გადაცემული ინფორმაციის სიგნალების პარამეტრები სტანდარტიზებულია, ხოლო ანალოგური ხაზებით გადაცემისას არ არის განსაზღვრული, რადგან საინფორმაციო სიგნალებს აქვთ თვითნებური. ფორმა და არ არსებობს არ არსებობს მოთხოვნები.

საკომუნიკაციო ქსელებში გამოიყენება შემდეგი ინფორმაციის გადაცემის რეჟიმები:

simplex, როდესაც გადამცემი და მიმღები დაკავშირებულია ერთი საკომუნიკაციო არხით, რომლის მეშვეობითაც ინფორმაცია გადაიცემა მხოლოდ ერთი მიმართულებით (ეს დამახასიათებელია სატელევიზიო საკომუნიკაციო ქსელებისთვის);

ნახევრად დუპლექსი, როდესაც ორი საკომუნიკაციო კვანძი ასევე დაკავშირებულია ერთი არხით, რომლის მეშვეობითაც ინფორმაცია გადადის მონაცვლეობით ერთი მიმართულებით, შემდეგ საპირისპირო მიმართულებით (ეს დამახასიათებელია საინფორმაციო-საცნობარო, მოთხოვნა-პასუხის სისტემებისთვის);

დუპლექსი, როდესაც ორი საკომუნიკაციო კვანძი დაკავშირებულია ორი არხით (წინა საკომუნიკაციო არხი და უკანა), რომლის მეშვეობითაც ინფორმაცია ერთდროულად გადაიცემა საპირისპირო მიმართულებით. დუპლექსის არხები გამოიყენება გადაწყვეტილების და ინფორმაციის უკუკავშირის მქონე სისტემებში.

გადართული და გამოყოფილი საკომუნიკაციო არხები. TSS-ში არის გამოყოფილი (არაგადამრთველი) საკომუნიკაციო არხები და გადართვები ამ არხებზე ინფორმაციის გადაცემის ხანგრძლივობისთვის.

სპეციალური საკომუნიკაციო არხების გამოყენებისას, საკომუნიკაციო კვანძების გადამცემი მოწყობილობა მუდმივად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან. ეს უზრუნველყოფს სისტემის მზაობის მაღალ ხარისხს ინფორმაციის გადაცემისთვის, კომუნიკაციის მაღალ ხარისხს და დიდი რაოდენობის ტრაფიკის მხარდაჭერას. გამოყოფილი საკომუნიკაციო არხებით ოპერაციული ქსელების შედარებით მაღალი ხარჯების გამო, მათი მომგებიანობა მიიღწევა მხოლოდ არხების სრულად დატვირთვის შემთხვევაში.

გადართული საკომუნიკაციო არხები, რომლებიც შექმნილია მხოლოდ ფიქსირებული მოცულობის ინფორმაციის გადაცემის პერიოდისთვის, ხასიათდება მაღალი მოქნილობით და შედარებით დაბალი ღირებულებით (ტრაფიკის მცირე რაოდენობით). ასეთი არხების უარყოფითი მხარეა: გადართვის დროის დაკარგვა (აბონენტებს შორის კომუნიკაციის დამყარება), დაბლოკვის შესაძლებლობა საკომუნიკაციო ხაზის ცალკეული მონაკვეთების გადატვირთულობის გამო, კომუნიკაციის დაბალი ხარისხი, მაღალი ღირებულება ტრაფიკის მნიშვნელოვანი რაოდენობით.

მონაცემთა დისკრეტული გადაცემაეფუძნება ორი სახის ფიზიკური კოდირების გამოყენებას:

ა) ანალოგური მოდულაციაროდესაც კოდირება ხორციელდება სინუსოიდური გადამზიდავი სიგნალის პარამეტრების შეცვლით;

ბ) ციფრული კოდირებამართკუთხა ინფორმაციის იმპულსების მიმდევრობის დონეების შეცვლით.

ამჟამად, საწყისი მონაცემები, რომელსაც აქვს ანალოგური ფორმა, სულ უფრო მეტად გადადის საკომუნიკაციო არხებზე დისკრეტული ფორმით (ერთებისა და ნულების მიმდევრობის სახით), ე.ი. დისკრეტული მოდულაციაანალოგური სიგნალები.

სიხშირის მოდულაცია, როდესაც მოდულაციური სიგნალების მოქმედებით (გადაცემული ინფორმაციის ბიტები) იცვლება მხოლოდ სინუსოიდური რხევების გადამზიდველის სიხშირე: მაგალითად, როდესაც ნული გადადის, ის დაბალია, ხოლო როდესაც ერთი გადაცემულია, მაღალია;

მისი სუფთა სახით, ამპლიტუდის მოდულაცია იშვიათად გამოიყენება პრაქტიკაში დაბალი ხმაურის იმუნიტეტის გამო. სიხშირის მოდულაცია არ საჭიროებს რთულ სქემებს მოდემებში და ჩვეულებრივ გამოიყენება დაბალი სიჩქარის მოდემებში, რომლებიც მუშაობენ 300 ან 1200 bps. მონაცემთა სიჩქარის გაზრდა უზრუნველყოფილია კომბინირებული მოდულაციის მეთოდების გამოყენებით, უფრო ხშირად ამპლიტუდის მოდულაცია ფაზასთან ერთად.

ციფრული კოდირება. დისკრეტული ინფორმაციის ციფრული კოდირებისას გამოიყენება ორი ტიპის კოდი:

გადამცემსა და მიმღებს შორის სინქრონიზაციის უზრუნველყოფა;

მიღებული სიგნალის უმცირესი სპექტრის სიგანის უზრუნველყოფა იმავე ბიტის სიჩქარით (რადგან სიგნალების უფრო ვიწრო სპექტრი იძლევა მონაცემთა უფრო მაღალი სიჩქარის მიღწევის საშუალებას იმავე გამტარუნარიანობის ხაზზე);

გადაცემულ მონაცემებში შეცდომების ამოცნობის უნარი;

განხორციელების შედარებით დაბალი ღირებულება.

ამჟამად, ქსელებში გადამცემისა და მიმღების სინქრონიზაცია მიიღწევა გამოყენებით თვითსინქრონიზაციის კოდები(SK). SC-ის გამოყენებით გადაცემული მონაცემების კოდირება არის არხში საინფორმაციო სიგნალის დონეების რეგულარული და ხშირი ცვლილებების (გადასვლის) უზრუნველყოფა. თითოეული სიგნალის დონის გადასვლა მაღალიდან დაბალზე ან პირიქით, გამოიყენება მიმღების შესასწორებლად. საუკეთესოა ის SC, რომლებიც უზრუნველყოფენ სიგნალის დონის გადასვლას ერთხელ მაინც დროის ინტერვალის განმავლობაში, რომელიც საჭიროა ერთი ინფორმაციის ბიტის მისაღებად. რაც უფრო ხშირია სიგნალის დონის გადასვლები, მით უფრო საიმედოა მიმღების სინქრონიზაცია და მით უფრო საიმედოა მიღებული მონაცემთა ბიტების იდენტიფიკაცია.

კოდების თვითსინქრონიზაცია. ყველაზე გავრცელებულია შემდეგი SC:

პოტენციური კოდი ნულამდე დაბრუნების გარეშე (NRZ - Non Return to Zero);

ბიპოლარული პულსის კოდი (RZ კოდი);

მანჩესტერის კოდი

· ბიპოლარული კოდი ალტერნატიული დონის ინვერსიით.

ნახ. 32 გვიჩვენებს 0101100 შეტყობინების კოდირების სქემებს ამ CK-ების გამოყენებით.

ბრინჯი. 32. შეტყობინების კოდირების სქემები თვითსინქრონიზაციის კოდების გამოყენებით

დისკრეტული მონაცემების გადასაცემად საკომუნიკაციო ხაზებზე ვიწრო სიხშირის დიაპაზონით, ანალოგური მოდულაცია. ასეთი ხაზების ტიპიური წარმომადგენელია ხმის სიხშირის საკომუნიკაციო ხაზი, რომელიც ხელმისაწვდომია საჯარო სატელეფონო ქსელების მომხმარებლებისთვის. ეს საკომუნიკაციო ხაზი გადასცემს ანალოგურ სიგნალებს სიხშირის დიაპაზონში 300-დან 3400 ჰც-მდე (ამგვარად, ხაზის გამტარობა არის 3100 ჰც). საკომუნიკაციო ხაზების გამტარუნარიანობის მკაცრი შეზღუდვა ამ შემთხვევაში დაკავშირებულია სატელეფონო ქსელებში მულტიპლექსირებისა და მიკროსქემის გადართვის მოწყობილობების გამოყენებასთან.

მოწყობილობას, რომელიც ასრულებს გადამცემ მხარეზე გადამზიდავი სინუსოიდის მოდულაციის ფუნქციებს და მიმღებ მხარეს დემოდულაციას, ე.წ. მოდემი (მოდულატორი-დემოდულატორი).

ანალოგური მოდულაცია არის ფიზიკური კოდირების მეთოდი, რომლის დროსაც ინფორმაციის კოდირება ხდება ცვლილებით ამპლიტუდები, სიხშირეებიან ფაზებიგადამზიდავი სიხშირის სინუსოიდური სიგნალი. ზე ამპლიტუდის მოდულაციალოგიკური ერთისთვის არჩეულია გადამზიდავი სიხშირის სინუსოიდის ამპლიტუდის ერთი დონე, ხოლო ლოგიკური ნულისთვის მეორე. ეს მეთოდი პრაქტიკაში იშვიათად გამოიყენება სუფთა სახით დაბალი ხმაურის იმუნიტეტის გამო, მაგრამ ხშირად გამოიყენება სხვა სახის მოდულაციასთან ერთად. ზე სიხშირის მოდულაციაორიგინალური მონაცემების 0 და 1 მნიშვნელობები გადაცემულია სინუსოიდებით სხვადასხვა სიხშირით . მოდულაციის ეს მეთოდი არ საჭიროებს კომპლექსურ მოდემის ელექტრონიკას და ჩვეულებრივ გამოიყენება დაბალი სიჩქარის მოდემებში, რომლებიც მუშაობენ 300 ან 1200 bps სიჩქარით. ზე ფაზის მოდულაციამონაცემთა მნიშვნელობები 0 და 1 შეესაბამება იმავე სიხშირის, მაგრამ განსხვავებული ფაზის სიგნალებს, როგორიცაა 0 და 180 გრადუსი ან 0, 90, 180 და 270 გრადუსი. მაღალსიჩქარიან მოდემებში ხშირად გამოიყენება კომბინირებული მოდულაციის მეთოდები, როგორც წესი, ამპლიტუდა ფაზასთან ერთად. მონაცემთა სიჩქარის გასაზრდელად გამოიყენება მოდულაციის კომბინირებული მეთოდები. ყველაზე გავრცელებული მეთოდებია კვადრატული ამპლიტუდის მოდულაცია-QAM).ეს მეთოდები ემყარება ფაზის მოდულაციის კომბინაციას 8 ფაზის ცვლის მნიშვნელობებით და ამპლიტუდის მოდულაციის 4 ამპლიტუდის დონით. თუმცა, ყველა შესაძლო 32 სიგნალის კომბინაცია არ გამოიყენება. ასეთი კოდირების სიჭარბე საჭიროა იმისთვის, რომ მოდემმა ამოიცნოს არასწორი სიგნალები, რომლებიც წარმოიქმნება ჩარევის შედეგად დამახინჯების შედეგად, რომლებიც სატელეფონო არხებზე (განსაკუთრებით ჩართულ არხებზე) ძალიან მნიშვნელოვანია ამპლიტუდით და დიდი ხნის განმავლობაში.

ზე ციფრული კოდირებაგამოიყენება დისკრეტული ინფორმაცია პოტენციალიდა იმპულსიკოდები. AT პოტენციალიკოდებში მხოლოდ სიგნალის პოტენციალის მნიშვნელობა გამოიყენება ლოგიკური ერთეულებისა და ნულების წარმოსადგენად და მისი წვეთები, რომლებიც ქმნიან სრულ პულსებს, არ არის გათვალისწინებული. პულსიკოდები საშუალებას იძლევა ორობითი მონაცემები იყოს წარმოდგენილი ან გარკვეული პოლარობის პულსებით, ან პულსის ნაწილით - გარკვეული მიმართულების პოტენციური ვარდნით.

მართკუთხა იმპულსების გამოყენებისას დისკრეტული ინფორმაციის გადასაცემად, აუცილებელია კოდირების მეთოდის არჩევა, რომელიც ერთდროულად მიაღწევს რამდენიმე მიზანს: ჰქონდეს მიღებული სიგნალის სპექტრის ყველაზე მცირე სიგანე იმავე ბიტის სიჩქარით; უზრუნველყოფილია სინქრონიზაცია გადამცემსა და მიმღებს შორის; ჰქონდა შეცდომების ამოცნობის უნარი; განხორციელების დაბალი ღირებულება ჰქონდა.

ვიწრო სიგნალის სპექტრი საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ მონაცემთა გადაცემის უფრო მაღალ სიჩქარეს იმავე ხაზზე (იგივე გამტარუნარიანობით). საჭიროა გადამცემისა და მიმღების სინქრონიზაცია, რათა მიმღებმა ზუსტად იცოდეს დროის რომელ მომენტშია საჭირო ახალი ინფორმაციის წაკითხვა საკომუნიკაციო ხაზიდან. ამ პრობლემის გადაჭრა უფრო რთულია ქსელებში, ვიდრე მოწყობილობებს შორის კომუნიკაციის დროს, როგორიცაა კომპიუტერის შიგნით მოწყობილ მოწყობილობებს შორის ან კომპიუტერსა და პრინტერს შორის. მოკლე დისტანციებზე, სქემა, რომელიც დაფუძნებულია ცალკე ქრონიკულ საკომუნიკაციო ხაზზე, კარგად მუშაობს და ინფორმაცია ამოღებულია მონაცემთა ხაზიდან მხოლოდ საათის პულსის ჩამოსვლის მომენტში. ქსელებში, ამ სქემის გამოყენება იწვევს სირთულეებს კაბელების გამტარების მახასიათებლების ჰეტეროგენურობის გამო. დიდ დისტანციებზე, სიგნალის სიჩქარის ტალღამ შეიძლება გამოიწვიოს საათის ჩამოსვლა ისე გვიან ან ძალიან ადრე შესაბამისი მონაცემთა სიგნალისთვის, რომ მონაცემთა ბიტი გამოტოვებულია ან ხელახლა იკითხება. კიდევ ერთი მიზეზი, რის გამოც ქსელები წყვეტენ საათის იმპულსების გამოყენებას, არის გამტარების დაზოგვა ძვირადღირებულ კაბელებში. ამიტომ ქსელები იყენებენ ე.წ თვითსინქრონიზაციის კოდები,რომლის სიგნალები ატარებენ მითითებებს გადამცემისთვის, დროის რომელ მომენტშია საჭირო შემდეგი ბიტის ამოცნობა (ან რამდენიმე ბიტი, თუ კოდი ორიენტირებულია ორზე მეტ სიგნალის მდგომარეობაზე). სიგნალის ნებისმიერი მკვეთრი ვარდნა - ე.წ წინა- შეიძლება იყოს კარგი მითითება მიმღების გადამცემთან სინქრონიზაციისთვის. სინუსოიდების, როგორც გადამზიდავი სიგნალის გამოყენებისას, მიღებულ კოდს აქვს თვითსინქრონიზაციის თვისება, რადგან გადამზიდავი სიხშირის ამპლიტუდის ცვლილება მიმღებს საშუალებას აძლევს განსაზღვროს შეყვანის კოდის გამოჩენის მომენტი.

დამახინჯებული მონაცემების ამოცნობა და კორექტირება რთულია ფიზიკური ფენის საშუალებით, ამიტომ ყველაზე ხშირად ამ სამუშაოს ასრულებენ ზემოთ მოყვანილი პროტოკოლები: არხი, ქსელი, ტრანსპორტი ან აპლიკაცია. მეორეს მხრივ, ფიზიკურ შრეზე შეცდომის ამოცნობა დაზოგავს დროს, ვინაიდან მიმღები არ ელოდება ჩარჩოს სრულ ბუფერირებას, მაგრამ დაუყოვნებლივ უარყოფს მას, როდესაც ჩარჩოში მცდარი ბიტები ამოიცნობს.

კოდირების მეთოდების მოთხოვნები ურთიერთგამომრიცხავია, ამიტომ ქვემოთ განხილულ ციფრული კოდირების თითოეულ პოპულარულ მეთოდს აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები სხვებთან შედარებით.

ერთ-ერთი უმარტივესი მეთოდი პოტენციალიკოდირება არის უნიპოლარული პოტენციური კოდი, რომელსაც ასევე უწოდებენ კოდირებას ნულზე დაბრუნების გარეშე (Non Return to Zero-NRZ) (ნახ.7.1.ა). გვარი ასახავს იმ ფაქტს, რომ როდესაც ერთეულთა თანმიმდევრობა გადაიცემა, ციკლის განმავლობაში სიგნალი არ ბრუნდება ნულამდე. NRZ მეთოდს აქვს შეცდომების კარგი გამოვლენა (ორი მკვეთრად განსხვავებული პოტენციალის გამო), მაგრამ არ გააჩნია თვითსინქრონიზაციის თვისება. ერთეულების ან ნულების გრძელი თანმიმდევრობის გადაცემისას, ხაზის სიგნალი არ იცვლება, ამიტომ მიმღებს არ შეუძლია შეყვანის სიგნალიდან განსაზღვროს დროის წერტილები, როდესაც საჭიროა მონაცემების ხელახლა წაკითხვა. უაღრესად ზუსტი საათის გენერატორის შემთხვევაშიც კი, მიმღებს შეუძლია შეცდომა დაუშვას მონაცემთა შეძენის მომენტში, რადგან ორი გენერატორის სიხშირე თითქმის არასოდეს არის სრულიად იდენტური. ამიტომ, მონაცემთა მაღალი სიჩქარით და ერთი ან ნულის გრძელი მიმდევრობით, საათის სიხშირეების მცირე შეუსაბამობამ შეიძლება გამოიწვიოს შეცდომა მთელი საათის ციკლში და, შესაბამისად, არასწორი ბიტის მნიშვნელობის წაკითხვა.

a B C D E F

ბრინჯი. 7.1. ორობითი მონაცემთა კოდირების მეთოდები: ა-უნიპოლარული პოტენციალი -

სოციალური კოდი; ბ- ბიპოლარული პოტენციური კოდი; in- უნიპოლარული იმ-

პულსის კოდი; გ -ბიპოლარული პულსის კოდი; დ-"მანჩესტერის" კოდი;

ე- პოტენციური კოდი ოთხი სიგნალის დონით.

NRZ მეთოდის კიდევ ერთი სერიოზული მინუსი არის დაბალი სიხშირის კომპონენტის არსებობა, რომელიც უახლოვდება ნულს ერთების ან ნულების გრძელი თანმიმდევრობის გადაცემისას. ამის გამო, მრავალი საკომუნიკაციო ხაზი, რომელიც არ უზრუნველყოფს პირდაპირ გალვანურ კავშირს მიმღებსა და წყაროს შორის, არ უჭერს მხარს ამ ტიპის კოდირებას. შედეგად, NRZ კოდი მისი სუფთა სახით არ გამოიყენება ქსელებში, მაგრამ გამოიყენება მისი სხვადასხვა მოდიფიკაცია, რომელშიც აღმოიფხვრება როგორც NRZ კოდის ცუდი თვითსინქრონიზაცია, ასევე მუდმივი კომპონენტის არსებობა.

NRZ მეთოდის ერთ-ერთი მოდიფიკაცია არის მეთოდი ბიპოლარული პოტენციალის კოდირება ალტერნატიული ინვერსიით (Bipolar Alternate Mark Inversion-AMI).ამ მეთოდით ( ბრინჯი. 7.1.ბ) გამოიყენება სამი პოტენციური დონე - უარყოფითი, ნულოვანი და დადებითი. ლოგიკური ნულის დაშიფვრისთვის გამოიყენება ნულოვანი პოტენციალი, ხოლო ლოგიკური ერთეული დაშიფრულია დადებითი ან უარყოფითი პოტენციალით (ამ შემთხვევაში ყოველი ახალი ერთეულის პოტენციალი წინა პოტენციალის საპირისპიროა). AMI კოდი ნაწილობრივ გამორიცხავს DC-ს და NRZ კოდში თანდაყოლილი თვითგანზომილების პრობლემებს. ეს ხდება გრძელი თანმიმდევრობის გაგზავნისას. ამ შემთხვევებში, ხაზის სიგნალი არის ბიპოლარული იმპულსების თანმიმდევრობა იმავე სპექტრით, როგორც NRZ კოდი, რომელიც გადასცემს ალტერნატიულ ნულებს და ერთეულებს, ანუ მუდმივი კომპონენტის გარეშე და ფუნდამენტური ჰარმონიით N/2 Hz (სადაც N არის მონაცემთა ბიტის სიჩქარე). ნულების გრძელი თანმიმდევრობები ასევე საშიშია AMI კოდისთვის, ისევე როგორც NRZ კოდისთვის - სიგნალი გადაგვარდება ნულოვანი ამპლიტუდის მუდმივ პოტენციალში. ზოგადად, ხაზის ბიტების სხვადასხვა კომბინაციისთვის, AMI კოდის გამოყენება იწვევს უფრო ვიწრო სიგნალის სპექტრს, ვიდრე NRZ კოდისთვის და, შესაბამისად, უფრო მაღალი ხაზის გამტარუნარიანობა. მაგალითად, ალტერნატიული ერთეულების და ნულების გადაცემისას ფუნდამენტური ჰარმონია f 0 აქვს N/4 Hz სიხშირე. AMI კოდი ასევე გთავაზობთ რამდენიმე ფუნქციას არასწორი სიგნალების ამოცნობისთვის. ამრიგად, სიგნალების პოლარობის მკაცრი მონაცვლეობის დარღვევა მიუთითებს ცრუ იმპულსზე ან ხაზიდან სწორი იმპულსის გაქრობაზე. არასწორი პოლარობის მქონე სიგნალს ეწოდება აკრძალული სიგნალი (სიგნალის დარღვევა).ვინაიდან AMI კოდი იყენებს არა ორ, არამედ სამ სიგნალის დონეს თითო ხაზზე, დამატებითი დონე მოითხოვს გადამცემის სიმძლავრის გაზრდას, რათა უზრუნველყოს იგივე ბიტის ერთგულება ხაზზე, რაც არის კოდების ზოგადი მინუსი სიგნალის მრავალჯერადი მდგომარეობის მქონე კოდებთან შედარებით. განასხვავებენ ორ მდგომარეობას.

უმარტივესი მეთოდები იმპულსურიკოდირებები არის უნიპოლარული პულსის კოდი,რომელშიც ერთი წარმოდგენილია იმპულსით და ნული მისი არარსებობით ( ბრინჯი. 7.1c), და ბიპოლარული პულსის კოდი, რომელშიც ერთეული წარმოდგენილია ერთი პოლარობის პულსით, ხოლო ნული არის მეორე ( ბრინჯი. 7.1გრ). თითოეული პულსი გრძელდება ნახევარი ციკლი. ბიპოლარული პულსის კოდს აქვს კარგი თვითდამატების თვისებები, მაგრამ DC პულსის კომპონენტი შეიძლება იყოს წარმოდგენილი, მაგალითად, ერთების ან ნულების გრძელი თანმიმდევრობის გადაცემისას. გარდა ამისა, მისი სპექტრი უფრო ფართოა, ვიდრე პოტენციური კოდების. ასე რომ, ყველა ნულის ან ერთის გადაცემისას, კოდის ფუნდამენტური ჰარმონიის სიხშირე იქნება N Hz-ის ტოლი, რომელიც ორჯერ აღემატება NRZ კოდის ფუნდამენტურ ჰარმონიკას და ოთხჯერ აღემატება AMI კოდის ფუნდამენტურ ჰარმონიას. ალტერნატიული ერთეულებისა და ნულების გადაცემისას. ძალიან ფართო სპექტრის გამო, ბიპოლარული პულსის კოდი იშვიათად გამოიყენება.

ლოკალურ ქსელებში ბოლო დრომდე ყველაზე გავრცელებული კოდირების მეთოდი იყო ე.წ. მანჩესტერის კოდი"(ბრინჯი. 7.1e). მანჩესტერის კოდში, პოტენციური ვარდნა, ანუ პულსის წინა მხარე, გამოიყენება ერთებისა და ნულების კოდირებისთვის. მანჩესტერში კოდირებით, თითოეული საათი დაყოფილია ორ ნაწილად. ინფორმაცია კოდირებულია პოტენციური ვარდნით, რომელიც ხდება ყოველი ციკლის შუაში. ერთეული დაშიფრულია დაბალიდან მაღალზე გადასვლით, ხოლო ნული დაშიფრულია საპირისპირო გადასვლით. ყოველი ციკლის დასაწყისში შეიძლება მოხდეს სერვისის სიგნალის ზღვარი, თუ თქვენ გჭირდებათ ზედიზედ რამდენიმე ერთის ან ნულის წარმოდგენა. იმის გამო, რომ სიგნალი იცვლება ერთხელ მაინც გადაცემის ციკლში ერთი მონაცემთა ბიტის განმავლობაში, მანჩესტერ კოდს აქვს კარგი თვით-დამატების თვისებები. მანჩესტერის კოდის გამტარუნარიანობა უფრო ვიწროა, ვიდრე ბიპოლარული პულსი. მას ასევე არ აქვს მუდმივი კომპონენტი და ფუნდამენტურ ჰარმონიკას უარეს შემთხვევაში (ერთების ან ნულების მიმდევრობის გადაცემისას) აქვს N Hz სიხშირე, ხოლო საუკეთესო შემთხვევაში (მონაცვლეობითი და ნულების გადაცემისას) ტოლია. N/2 Hz-მდე, როგორც AMI კოდებში ან NRZ-ში. საშუალოდ, მანჩესტერული კოდის გამტარუნარიანობა ერთნახევარჯერ უფრო ვიწროა, ვიდრე ბიპოლარული პულსის კოდი, ხოლო ფუნდამენტური ჰარმონია ირხევა დაახლოებით 3N/4. მანჩესტერის კოდის კიდევ ერთი უპირატესობა ის არის, რომ მას აქვს მხოლოდ ორი სიგნალის დონე, ხოლო ბიპოლარული პულსის კოდი აქვს სამი.

ასევე არსებობს პოტენციური კოდები დიდი რაოდენობით სიგნალის დონეებით მონაცემთა კოდირებისთვის. ნაჩვენებია როგორც მაგალითი ( ნახ 7.1e) პოტენციური კოდი 2B1Qოთხი სიგნალის დონით მონაცემთა კოდირებისთვის. ამ კოდში, ყოველი ორი ბიტი გადაიცემა ერთ ციკლში სიგნალით, რომელსაც აქვს ოთხი მდგომარეობა. წყვილი ბიტი "00" შეესაბამება პოტენციალს -2,5 V, ბიტის წყვილი "01" - პოტენციალი -0.833 V, წყვილი ბიტი "11" - პოტენციალი +0.833 V და წყვილი. ბიტი "10" - პოტენციალი +2,5 ვ. ეს კოდირების მეთოდი მოითხოვს დამატებით ზომებს იდენტური ბიტის წყვილების გრძელ მიმდევრობებთან გამკლავებისთვის, მას შემდეგ სიგნალი იქცევა მუდმივ კომპონენტად. ბიტის შემთხვევითი გადარევით, სიგნალის სპექტრი ორჯერ ვიწროა, ვიდრე NRZ კოდის (იგივე ბიტის სიჩქარით, ციკლის დრო გაორმაგებულია). ამრიგად, წარმოდგენილი 2B1Q კოდის გამოყენებით, შესაძლებელია მონაცემების გადატანა იმავე ხაზზე ორჯერ უფრო სწრაფად, ვიდრე AMI კოდის გამოყენებით. თუმცა, მისი განსახორციელებლად, გადამცემის სიმძლავრე უნდა იყოს უფრო მაღალი, რათა ოთხი დონე მკაფიოდ გამოირჩეოდეს მიმღების მიერ ჩარევის ფონზე.

პოტენციური კოდების გასაუმჯობესებლად, როგორიცაა AMI და 2B1Q, ლოგიკური კოდირება. ლოგიკური კოდირება შექმნილია იმისათვის, რომ შეცვალოს ბიტების გრძელი თანმიმდევრობა, რაც იწვევს მუდმივ პოტენციალს, რომელიც გადახლართულია მათთან. ლოგიკური კოდირებისთვის დამახასიათებელია ორი მეთოდი - ზედმეტი კოდები და სკრამბლი.

ზედმეტი კოდებიდაფუძნებულია ბიტების ორიგინალური თანმიმდევრობის ნაწილებად დაყოფაზე, რომლებსაც ხშირად სიმბოლოებს უწოდებენ. შემდეგ თითოეული ორიგინალური სიმბოლო იცვლება ახლით, რომელსაც აქვს ორიგინალზე მეტი ბიტი. მაგალითად, 4B/5B ლოგიკური კოდი ცვლის თავდაპირველ 4-ბიტიან სიმბოლოებს 5-ბიტიანი სიმბოლოებით. ვინაიდან მიღებული სიმბოლოები შეიცავს ზედმეტ ბიტებს, მათში ბიტების კომბინაციების საერთო რაოდენობა უფრო მეტია, ვიდრე ორიგინალში. ასე რომ, 4B / 5B კოდში მიღებული სიმბოლოები შეიძლება შეიცავდეს 32 ბიტიან კომბინაციას, ხოლო ორიგინალური სიმბოლოები - მხოლოდ 16. ამიტომ, მიღებულ კოდში შეგიძლიათ აირჩიოთ 16 ისეთი კომბინაცია, რომლებიც არ შეიცავს ნულების დიდ რაოდენობას და დანარჩენი დათვალეთ აკრძალული კოდები (კოდის დარღვევა).გარდა DC-ის ამოღებისა და კოდის თვითსინქრონიზაციისა, ზედმეტი კოდები საშუალებას აძლევს მიმღებს ამოიცნოს დაზიანებული ბიტები. თუ მიმღები იღებს აკრძალულ კოდს, ეს ნიშნავს, რომ სიგნალი დამახინჯებულია ხაზზე. 4B/5B კოდი გადაეცემა ხაზის მეშვეობით ფიზიკური კოდირების გამოყენებით კოდირების ერთ-ერთი პოტენციური მეთოდის გამოყენებით, რომელიც მგრძნობიარეა მხოლოდ ნულების გრძელი თანმიმდევრობის მიმართ. 4V/5V კოდის სიმბოლოები, 5 ბიტიანი, გარანტიას იძლევა, რომ ზედიზედ სამი ნულის მეტი არ შეიძლება მოხდეს ხაზში მათი ნებისმიერი კომბინაციისთვის. კოდური სახელის ასო B ნიშნავს, რომ ელემენტარულ სიგნალს აქვს 2 მდგომარეობა (ინგლისური ორობითი - ორობითი). ასევე არსებობს კოდები სამი სიგნალის მდგომარეობით, მაგალითად, 8B / 6T კოდში, საწყისი ინფორმაციის 8 ბიტიანი კოდირებისთვის გამოიყენება 6 სიგნალის კოდი, რომელთაგან თითოეულს აქვს სამი მდგომარეობა. 8B/6T კოდის სიჭარბე უფრო მაღალია, ვიდრე 4B/5B კოდის, რადგან არის 729 (3 6-ის ხარისხამდე) შედეგად მიღებული სიმბოლო 256 წყაროს კოდისთვის. საძიებო ცხრილის გამოყენება ძალიან მარტივი ოპერაციაა, ამიტომ ეს მიდგომა არ ართულებს ქსელის გადამყვანებსა და კონცენტრატორებისა და მარშრუტიზატორების ინტერფეისის ბლოკებს (იხ. სექციები 9,11).

მოცემული ხაზის სიმძლავრის უზრუნველსაყოფად, გადამცემი, რომელიც იყენებს ზედმეტ კოდს, უნდა მუშაობდეს გაზრდილი საათის სიხშირით. ასე რომ, 4V / 5V კოდების გადასაცემად 100 Mbps სიჩქარით, გადამცემი უნდა მუშაობდეს საათის სიხშირით 125 MHz. ამ შემთხვევაში, ხაზის სიგნალის სპექტრი გაფართოვდება იმ შემთხვევასთან შედარებით, როდესაც სუფთა, არაზედმეტი კოდი გადადის ხაზზე. მიუხედავად ამისა, ზედმეტი პოტენციური კოდის სპექტრი უფრო ვიწროა ვიდრე მანჩესტერის კოდის სპექტრი, რაც ამართლებს ლოგიკური კოდირების დამატებით ეტაპს, ასევე მიმღების და გადამცემის მუშაობას გაზრდილი საათის სიხშირეზე.

ლოგიკური კოდირების კიდევ ერთი მეთოდი ემყარება საწყისი ინფორმაციის წინასწარ „შერევას“ ისე, რომ ხაზზე ერთებისა და ნულების გაჩენის ალბათობა ახლოვდება. მოწყობილობები ან ბლოკები, რომლებიც ასრულებენ ამ ოპერაციას, ეწოდება სკრამბლერები(სკრამბ - ნაგავსაყრელი, უწესრიგო შეკრება). ზე ცელქი გამოიყენება კარგად ცნობილი ალგორითმი, ამიტომ მიმღები, რომელმაც მიიღო ბინარული მონაცემები, გადასცემს მათ დესკრამბლერი,რომელიც აღადგენს ბიტების თავდაპირველ მიმდევრობას. ჭარბი ბიტები არ გადაეცემა ხაზს. გაუმჯობესებული პოტენციური ზედმეტობა და დაბნეული კოდები გამოიყენება თანამედროვე მაღალსიჩქარიანი ქსელის ტექნოლოგიებში "მანჩესტერის" და ბიპოლარული პულსის კოდირების ნაცვლად.

7.6. საკომუნიკაციო ხაზის მულტიპლექსირების ტექნოლოგიები

ამისთვის მულტიპლექსირებასაკომუნიკაციო ხაზების („შეკუმშვა“) გამოიყენება რამდენიმე ტექნოლოგია. ტექნიკა სიხშირემულტიპლექსირება(სიხშირის გაყოფის მულტიპლექსირება - FDM) თავდაპირველად შეიქმნა სატელეფონო ქსელებისთვის, მაგრამ ასევე გამოიყენება სხვა ტიპის ქსელებისთვის, როგორიცაა საკაბელო ტელევიზიის ქსელები. ეს ტექნოლოგია ითვალისწინებს თითოეული აბონენტის არხის სიგნალების გადაცემას საკუთარ სიხშირის დიაპაზონში და სიგნალების ერთდროულ გადაცემას რამდენიმე აბონენტის არხიდან ერთ ფართოზოლოვან საკომუნიკაციო ხაზზე. მაგალითად, FDM გადამრთველის შეყვანა იღებს საწყის სიგნალებს სატელეფონო ქსელის აბონენტებისგან. გადამრთველი ახორციელებს თითოეული არხის სიხშირის თარგმნას საკუთარ სიხშირულ დიაპაზონში. როგორც წესი, მაღალი სიხშირის დიაპაზონი იყოფა ზოლებად, რომლებიც გამოყოფილია აბონენტის არხებიდან მონაცემების გადასაცემად. ორ FDM გადამრთველს შორის კომუნიკაციის ხაზში, ყველა აბონენტის არხის სიგნალები ერთდროულად გადაიცემა, მაგრამ თითოეული მათგანი იკავებს საკუთარ სიხშირის დიაპაზონს. გამომავალი FDM გადამრთველი გამოყოფს თითოეული გადამზიდავი სიხშირის მოდულირებულ სიგნალებს და გადასცემს მათ შესაბამის გამომავალ არხზე, რომელზეც პირდაპირ არის დაკავშირებული აბონენტის ტელეფონი. FDM გადამრთველებს შეუძლიათ შეასრულონ როგორც დინამიური, ასევე მუდმივი გადართვა. დინამიური გადართვისას ერთი აბონენტი იწყებს კავშირს მეორე აბონენტთან ქსელში გამოძახებული აბონენტის ნომრის გაგზავნით. გადამრთველი დინამიურად ანიჭებს ერთ-ერთ უფასო ზოლს ამ აბონენტს. მუდმივი გადართვით, ჯგუფი აბონენტს დიდი ხნის განმავლობაში ენიჭება. სიხშირის დაყოფაზე დაფუძნებული გადართვის პრინციპი უცვლელი რჩება სხვადასხვა ტიპის ქსელებში, იცვლება მხოლოდ ცალკეული აბონენტის არხზე გამოყოფილი ზოლების საზღვრები, ისევე როგორც მათი რაოდენობა.

მულტიპლექსირების ტექნოლოგიადროის განაწილება(დროის გაყოფის მულტიპლექსირება - TDM) ან დროებითი მულტიპლექსირებაეფუძნება TDM აღჭურვილობის გამოყენებას (მულტიპლექსერები, გადამრთველები, დემულტიპლექსერები), რომლებიც მუშაობენ დროის გაზიარების რეჟიმში, ციკლის განმავლობაში რიგრიგობით ემსახურებიან ყველა აბონენტის არხს. თითოეულ კავშირს ენიჭება ტექნიკის მუშაობის ციკლის ერთჯერადი ნაწილი, რომელსაც ასევე უწოდებენ დროის ინტერვალი. დროის მონაკვეთის ხანგრძლივობა დამოკიდებულია აბონენტის არხების რაოდენობაზე, რომლებსაც ემსახურება აღჭურვილობა. TDM ქსელებს შეუძლიათ ორივე მხარი დაუჭირონ დინამიური,ან მუდმივიგადართვა და ზოგჯერ ორივე რეჟიმი.

ქსელები ერთად დინამიური გადართვამოითხოვონ აბონენტებს შორის კავშირის დამყარების წინასწარი პროცედურა. ამისათვის გამოძახებული აბონენტის მისამართი გადაეცემა ქსელს, რომელიც გადის გადამრთველებში და აკონფიგურირებს მათ შემდგომი მონაცემთა გადაცემისთვის. კავშირის მოთხოვნა გადადის ერთი გადამრთველიდან მეორეზე და საბოლოოდ აღწევს გამოძახებულ მხარეს. ქსელმა შეიძლება უარი თქვას კავშირის დამყარებაზე, თუ საჭირო გამომავალი არხის სიმძლავრე უკვე ამოწურულია. FDM გადამრთველისთვის გამომავალი სიმძლავრე უდრის სიხშირის ზოლების რაოდენობას, ხოლო TDM გადამრთველისთვის ის დროის სლოტების რაოდენობას, რომლებშიც იყოფა არხის მუშაობის ციკლი. ქსელი ასევე უარს ამბობს კავშირზე, თუ მოთხოვნილმა აბონენტმა უკვე დაამყარა კავშირი სხვასთან. პირველ შემთხვევაში ამბობენ, რომ გადამრთველი დაკავებულია, ხოლო მეორეში - აბონენტი. კავშირის გაუმართაობის შესაძლებლობა მიკროსქემის გადართვის მეთოდის მინუსია. თუ კავშირის დამყარება შესაძლებელია, მაშინ მას ენიჭება ფიქსირებული გამტარობა FDM ქსელებში ან ფიქსირებული გამტარობა TDM ქსელებში. ეს მნიშვნელობები უცვლელი რჩება კავშირის პერიოდის განმავლობაში. ქსელის გარანტირებული გამტარუნარიანობა კავშირის დამყარების შემდეგ მნიშვნელოვანი ფუნქციაა, რომელიც საჭიროა ისეთი აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ხმის და ვიდეო გადაცემა ან რეალურ დროში ობიექტების კონტროლი.

თუ არსებობს მხოლოდ ერთი ფიზიკური საკომუნიკაციო არხი, მაგალითად, სატელეფონო ქსელის საშუალებით მოდემის გამოყენებით მონაცემთა გაცვლისას, დუპლექსის ოპერაცია ორგანიზებულია არხის ორ ლოგიკურ ქვეარხად FDM ან TDM ტექნოლოგიების გამოყენებით დაყოფის საფუძველზე. FDM ტექნოლოგიის გამოყენებისას, ორსადენიანი ხაზის დუპლექსის მუშაობის ორგანიზების მოდემი მუშაობს ოთხ სიხშირეზე (ორი სიხშირე ერთებისა და ნულების კოდირებისთვის მონაცემთა ერთი მიმართულებით გადაცემისას, ხოლო დანარჩენი ორი სიხშირე კოდირებისთვის საპირისპირო მიმართულებით გადაცემისას). TDM ტექნოლოგიაში, დროის გარკვეული სლოტები გამოიყენება მონაცემთა ერთი მიმართულებით გადასაცემად, ზოგი კი მონაცემების მეორე მიმართულებით გადასაცემად. ჩვეულებრივ, საპირისპირო მიმართულების დროის სლოტები ერთმანეთს ენაცვლება.

ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელებში დუპლექსის მუშაობის ორგანიზებისთვის, მხოლოდ ერთი ოპტიკური ბოჭკოს გამოყენებისას, მონაცემთა გადაცემა ერთი მიმართულებით ხორციელდება ერთი ტალღის სიგრძის სინათლის სხივის გამოყენებით, ხოლო საპირისპირო მიმართულებით - განსხვავებული ტალღის სიგრძით. ეს ტექნოლოგია არსებითად დაკავშირებულია FDM მეთოდთან, მაგრამ ბოჭკოვანი კაბელებისთვის მას ე.წ ტალღის სიგრძის მულტიპლექსირების ტექნოლოგიები(ტალღის გაყოფის მულტიპლექსირება - WDM) ან ტალღა მულტიპლექსირება.

ტექნიკამკვრივი ტალღა(სპექტრული)მულტიპლექსირება(მკვრივი ტალღის გაყოფის მულტიპლექსირება - DWDM) შექმნილია ახალი თაობის ოპტიკური ხერხემლის შესაქმნელად, რომელიც მუშაობს მრავალ გიგაბიტი და ტერაბიტი სიჩქარით. შესრულების ასეთი ხარისხობრივი ნახტომი უზრუნველყოფილია იმის გამო, რომ ოპტიკურ ბოჭკოში ინფორმაცია ერთდროულად გადაიცემა დიდი რაოდენობით სინათლის ტალღებით. DWDM ქსელები მუშაობენ მიკროსქემის გადართვის პრინციპით, თითოეული სინათლის ტალღა წარმოადგენს ცალკეულ სპექტრალურ არხს და ატარებს საკუთარ ინფორმაციას. DWDM ტექნოლოგიის ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობაა ოპტიკური ბოჭკოების სიხშირის პოტენციალის უტილიზაციის ფაქტორის მნიშვნელოვანი ზრდა, რომლის თეორიული გამტარობა არის 25000 გჰც.

Შემაჯამებელი

თანამედროვე სატელეკომუნიკაციო სისტემებში ინფორმაციის გადაცემა ხდება ელექტრომაგნიტური ტალღების – ელექტრული, მსუბუქი ან რადიოსიგნალების საშუალებით.

საკომუნიკაციო ხაზები, ინფორმაციის გადაცემის ფიზიკური საშუალების ტიპის მიხედვით, შეიძლება იყოს საკაბელო (სადენიანი) ან უკაბელო. როგორც საკომუნიკაციო ხაზები, გამოიყენება სატელეფონო კაბელები, რომლებიც დაფუძნებულია პარალელურად დაგრეხილი გამტარებლებზე, კოაქსიალური კაბელები, კაბელები, რომლებიც დაფუძნებულია გრეხილი წყვილების გამტარებლებზე (დაუცველი და დაცული), ბოჭკოვანი კაბელები. დღეს ყველაზე ეფექტური და პერსპექტიული უახლოეს მომავალში არის კაბელები, რომლებიც დაფუძნებულია გადაბმული წყვილი გამტარებისა და ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელების საფუძველზე. უსადენო საკომუნიკაციო ხაზები ყველაზე ხშირად ხორციელდება რადიოსიგნალების გადაცემით სხვადასხვა რადიოტალღების ზოლში. ინფრაწითელი უკაბელო მონაცემთა გადაცემის ტექნოლოგია იყენებს ელექტრომაგნიტური სპექტრის ნაწილს ხილულ შუქსა და უმოკლეს მიკროტალღებს შორის. ყველაზე მაღალსიჩქარიანი და ხმაურის მიმართ მდგრადია უკაბელო კომუნიკაციის ლაზერული ტექნოლოგია.

საკომუნიკაციო ხაზების ძირითადი მახასიათებლებია სიხშირეზე რეაგირება, გამტარუნარიანობა და შესუსტება გარკვეულ სიხშირეზე.

საკომუნიკაციო ხაზის გამტარუნარიანობა ახასიათებს მასზე მონაცემთა გადაცემის მაქსიმალურ შესაძლო სიჩქარეს. საკომუნიკაციო ხაზის ხმაურის იმუნიტეტი განსაზღვრავს მის უნარს შეამციროს გარე გარემოში წარმოქმნილი ჩარევის დონე შიდა გამტარებზე. მონაცემთა გადაცემის საიმედოობა ახასიათებს დამახინჯების ალბათობას თითოეული გადაცემული ბიტისთვის.

დისკრეტული ინფორმაციის წარმოდგენას საკომუნიკაციო ხაზზე გამოყენებული სიგნალების ამა თუ იმ ფორმით ფიზიკურ კოდირებას უწოდებენ. ლოგიკური კოდირება გულისხმობს ორიგინალური ინფორმაციის ბიტების შეცვლას ახალი ბიტების თანმიმდევრობით, რომელიც ატარებს იგივე ინფორმაციას, მაგრამ აქვს დამატებითი თვისებები.

დისკრეტული მონაცემების გადასაცემად საკომუნიკაციო ხაზებზე ვიწრო სიხშირის დიაპაზონით, გამოიყენება ანალოგური მოდულაცია, რომელშიც ინფორმაცია კოდირდება სინუსოიდური გადამზიდავი სიხშირის სიგნალის ამპლიტუდის, სიხშირის ან ფაზის შეცვლით. დისკრეტული ინფორმაციის ციფრული კოდირებისას გამოიყენება პოტენციური და იმპულსური კოდები. საკომუნიკაციო ხაზების მულტიპლექსირებისთვის გამოიყენება სიხშირის, დროის და ტალღის მულტიპლექსირების ტექნოლოგიები.

აკონტროლეთ კითხვები და ამოცანები

1. მიეცით საკომუნიკაციო ხაზების კლასიფიკაცია.

2. აღწერეთ ყველაზე გავრცელებული საკაბელო საკომუნიკაციო ხაზები.

3. წარმოადგინეთ უსადენო კომუნიკაციის ძირითადი ხაზები და მიეცით მათი შედარებითი მახასიათებლები.

4. რა ფიზიკური ფაქტორების გამო ახდენს საკომუნიკაციო არხების დამახინჯებას გადაცემული სიგნალები?

5. რა არის ამპლიტუდა-სიხშირის დამახასიათებელი საკომუნიკაციო არხი?

6. რა ერთეულებით იზომება საკომუნიკაციო არხის გამტარუნარიანობა?

7. აღწერეთ „საკომუნიკაციო ხაზის ხმაურის იმუნიტეტის“ ცნება.

8. რა განსაზღვრავს დამახასიათებელ „მონაცემთა გადაცემის სანდოობას“ და რა ერთეულებით იზომება?

9. რა არის „ანალოგური მოდულაცია“ და რა ტიპები გამოიყენება დისკრეტული მონაცემების გადასაცემად?

10. რომელი მოწყობილობა ასრულებს გადამცემ მხარეზე მატარებელი სინუსოიდის მოდულაციას და მიმღებ მხარეს დემოდულაციის ფუნქციებს?

11. დაასახელეთ განსხვავება ციფრული სიგნალების პოტენციურ და იმპულსურ კოდირებას შორის.

12. რა არის თვითსინქრონიზაციის კოდები?

13. რა მიზანს ემსახურება ციფრული სიგნალების ლოგიკური კოდირება და რა მეთოდები გამოიყენება?

14. აღწერეთ საკომუნიკაციო ხაზების სიხშირის მულტიპლექსირების ტექნოლოგია.

15. რა თავისებურებები ახასიათებს დროის გაყოფის მულტიპლექსირების ტექნოლოგიას?

16. რა მულტიპლექსირების ტექნოლოგია გამოიყენება ოპტიკურ ბოჭკოვან კაბელებში დუპლექსის მუშაობის ორგანიზებისთვის მხოლოდ ერთი ოპტიკური ბოჭკოს გამოყენებისას?

17. რა დანიშნულება აქვს მკვრივი ტალღის მულტიპლექსირების ტექნოლოგიას?